Les procédés de traitement des boues dans les UDEP La connaissance des définitions ci-dessous et du tableau-bilan donné en cours constitue un préalable.

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1 Les procédés de traitement des boues dans les UDEP La connaissance des définitions ci-dessous et du tableau-bilan donné en cours constitue un préalable indispensable à la compréhension du cours. Objectif = augmenter la siccité (diminution du volume par épaississement et/ou déshydratation) et/ou diminuer MVS/MS (diminution des risques de nuisance = stabilisation) et/ou éliminer les micro-organismes pathogènes (diminution des risques sanitaires = hygiénisation). 3 étapes au moins : épaississement, stabilisation et conditionnement-déshydratation. Eventuellement séchage et oxydation thermique. – Epaississement But : Diminuer le volume des boues à traiter et évacuer une eau claire non septique. – stabilisation But : Les boues fraîches d'ERU concentrent 90 % des germes pathogènes. La stabilisation limite les fermentations ultérieures par diminution de MVS/MS (stabilisation aérobie et digestion anaérobie) et tue les micro-organismes pathogènes (= hygiénisation) par compétition, augmentation du pH et/ou de la température (stabilisation chimique ou physique). Elle est en général inutile pour les boues de lagunage ou d'AP. – Conditionnement But : Permettre la déshydratation des boues hydrophiles, organiques ou minérales, par ajout de réactifs minéraux et ou polymères. Ces réactifs « pontent » les flocs de boues entre eux et facilitent l’élimination de l’eau interstitielle contenue dans la boue. – déshydratation des boues But : elle produit des boues pâteuses, solides ou sèches, selon l'efficacité du procédé. Le taux de capture des différents procédés doit être supérieur à 90 %.

2 Conditionnement chimique des boues : préparation du polymère Ils sont utilisés pour conditionner les boues en amont de certains procédés (FP,centrifugation ou filtre à bande) car ils forment des flocs plus gros mais mous. Boues organiques : TT = 3 à 6 kg / t MS pour les cationiques. Boues minérales : TT = 1 à 2 kg / t MS pour les anioniques. Ils sont livrés en poudre et utilisés à 0,3 à 1 g/L

3 Epaississement par aéroflottation Boues à épaissir [MS] = 6 à 10 g/ L Boues épaissies Siccité 5 à 12 % ([MS] = 75 à 150 g/L, densité > 1) Injection d’air FAD (flottation à air dissous) directe (injection d’air dans les boues liquides)

4 Procédés de concentration : déshydratation des boues Boues pâteuses, solides ou sèches, selon l'efficacité du procédé. Centrifugation Filtre à bande12 à 25 % de MS : boues pâteuses Filtre sous vide Filtre presse Lit de séchage25 à 50 % de MS : boues solides Séchage poussé > 85 % de MS : granulés Le taux de capture des différents procédés doit être supérieur à 90 %.

5 Filtre presse

6 Plateau recouvert de toile Evacuation du filtrat Chambre formée entre deux plateaux. La pression atteint 10 à 15 bars sous l’effet de l’alimentation en boues Procédés de concentration : déshydratation des boues par filtre-presse Vérin hydraulique qui maintient les plateaux avec une pression de 100 bars

7 Chambres de filtration Boues Épaissies et conditionnées 5 à 12 % Filtrat Vérin : contient la pression (100 bars) Gâteau (après débatissage): siccité 25 à 50 % Procédés de concentration : déshydratation des boues par filtre-presse 1-Serrage des plateaux disposés en batterie par des vérins hydrauliques (n x 100 bars) 2-Remplissage des chambres aménagées entre les plateaux avec de la boue conditionnée par une pompe gaveuse haute pression. 3-Filtration par montée en pression de la boue à l’intérieur du filtre (jusqu’à 15 bars). X cycles 2-3 4-Débâtissage : évacuation des boues déshydratées.

8 Filtre à bandes presseuses

9 Boues Épaissies et conditionnées 5 à 12 % Gâteau de boues déshydratées Siccité = 18 à 25 % FIltrat Pression : 2 à 10 bars selon le niveau FIltrat Rouleau pour comprimer la boue emprisonnée dans les toiles filtrantes. Herse pour l’étape d’égouttage Toile filtrante On peut distinguer 3 étapes : Égouttage : la boue floculée est déversée sur une première toile où elle est répartie uniformément. C’est l’étape de libération de l’eau interstitielle. Essorage de la boue drainée : la boue est emprisonnée entre 2 toiles filtrantes qui forment un « coin » et la compriment progressivement. Le sandwich formé s’enroule ensuite autour de rouleaux disposés en quinconce. Le départ de l’eau est facilité par des contraintes de cisaillement de la boue au passage des rouleaux. En fin de traitement, des couteaux décollent le gâteau des toiles et les toiles sont nettoyées à l’eau sous pression.

10 Centrifugeuse

11 Procédé de concentration, déshydratation par centrifugation Boues épaissies Siccité 5 à 12 % Boues déshydratées par centrifugation Siccité 20 % (20 g MS /100 g boues ) Centrat (surnageant de la centrifugation) qui déborde au niveau du déversoir (doit être clair) Vis racleuse (vis sans fin) Rotor de la vis racleuse Bol cylindro-cônique Partie cylindrique du bol : décantation Partie cônique du bol : extraction Performance : 200 à 600 kg MS /h

12 Centrifugeuse

13 Benne de collecte des boues traitées

14 Maturation du compost Aération forcée : -accéléré (en 10 j) dans des réacteurs fermés : Associe aération forcée et retournements fractionnés. Des surpresseurs assurent l'aération avec contrôle de l'oxygène et de la température.

15 Procédés de stabilisation : stabilisation par digestion anaérobie mésophile : processus biologiques Méthanogénèse acétoclastique Méthanogénèse hydrogénophile 0,1 g/L < [AGV] < 0,5 g/L EH/H 2 < 100 mV L'accumulation de H 2 inhibe les acétogènes.

16 Digesteur anaérobie mésophile (pour moyennes charges) Cm < 0,13 kg MVS /kg MVS /j. 30 g/L < MS < 80 g/L MVS/MS = 60-80 % Diminution de 45% des MVS Réduction de 30% de la masse de boues Matières minérales des boues > 35 % Boues stockables car stabilisées 20-40 % de dioxyde de carbone, 1 à 5 % de H 2, 0,7 % de N 2 qques ppm de H 2 S 800-900 NL / kg MVS 55 à 75 % de méthane, Ts = 25 j à 37 j

17 Digestion anaérobie des boues : détail d’un digesteur

18 Digesteur anaérobie mésophile (pour fortes charges) hydrolyse-acidogénèse : 3 jours à 50°C acétogénèse-méthanogénèse. 10 jours à 37°C

19 Stabilisation chimique des boues par chaulage