Traitement des boues - Notions générales

Définitions et Importance

• Les boues organiques sont des résidus solides issus du traitement des eaux usées qui contiennent des matières organiques d'origine biologique.
• Il est important de traiter les boues organiques pour réduire les risques environnementaux et sanitaires associés à leur présence, ainsi que pour récupérer les ressources qu'elles contiennent, comme les nutriments et l'énergie.

Étapes du traitement des boues organiques

• Les différentes étapes du traitement des boues organiques comprennent le prétraitement, la digestion anaérobie, la déshydratation et la valorisation, telles que le compostage ou la production de biogaz.
• La quantité de boue à extraire est déterminée en fonction de facteurs tels que le débit d'eau traversée dans le décanteur et la concentration d'extraction des boues fraîches.

Avantages de la valorisation des boues organiques

• La valorisation des boues organiques présente plusieurs avantages, tels que la réduction des déchets, la production d'énergie renouvelable, la création de fertilisants naturels et la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Types de boues et siccité

• Les types de boues comprennent les boues de décantation primaire, les boues biologiques, les boues mixtes fraîches, les boues épaissies, les boues déshydratées et les boues séchées.
• La siccité des boues est une mesure de la quantité d'eau contenue dans les boues, exprimée en pourcentage de matière sèche (MS) et est complémentaire de l'humidité.

Production de boues biologiques

• La production de boues biologiques fait référence à la quantité de matière sèche produite quotidiennement dans un processus de traitement des eaux usées.
• La formule pour calculer la production de boues biologiques est la suivante : P = Sdur + Smin + ((0.83 + 0.2Log Cm) DBO5).

Composants de l'eau contenue dans les boues

• L'eau contenue dans les boues est composée de deux parties : une eau libre facilement éliminable et une eau liée.
• La libération de l'eau liée nécessite une énergie considérable, tandis que l'eau cellulaire ne peut être séparée que par des moyens thermiques puissants tels que le séchage ou l'incinération.

Thermogravimétrie et temps de succion capillaire

• La thermogravimétrie est une technique qui permet d'estimer la tendance hydrophile d'une boue, de suivre l'évolution du taux d'eau liée en fonction de divers conditionnements.
• Le temps de succion capillaire (CST) est une mesure qui permet de déterminer la filtrabilité d'une boue.
• La résistance spécifique à la filtration est une grandeur qui permet de connaître le comportement d'une boue à une pression donnée.

Filière boue

• Les deux grandes étapes de la filière boue sont le traitement des boues et l'élimination finale des boues par incinération.
• Les deux impératifs principaux sont la réduction des volumes et la limitation des odeurs et les objectifs complémentaires associés au traitement des boues sont la limitation des consommations d'énergie et, dans certains cas, la production d'énergie.
• La récupération et la valorisation du phosphore sont également des objectifs complémentaires.

Types de boues et leur teneur en eau

• Boues de décantation primaire : 0,5 à 1,5 % de matière sèche
• Boues biologiques (AP) en excès : 0,5 à 0,8 % de matière sèche
• Boues mixtes fraîches : 0,5 à 1,2 % de matière sèche
• Boues épaissies (AP) (statiquement) : 2 à 3 % de matière sèche
• Boues épaissies (accéléré) : 3 à 8 % de matière sèche
• Boues déshydratées par filtre à bandes : 12 à 20 % de matière sèche
• Boues déshydratées par centrifugation : 12 à 25 % de matière sèche
• Boues déshydratées par filtre presse : 30 à 45 % de matière sèche
• Boues séchées par lits de séchage : 35 à 50 % de matière sèche
• Boues séchées (procédé thermique) : jusqu'à 85 % de matière sèche

Production de boues biologiques

• La production de boues biologiques fait référence à la quantité de matière sèche produite quotidiennement dans un processus de traitement des eaux usées
• Elle est calculée en tenant compte de la masse de matières minérales et organiques non biodégradables présentes dans les eaux usées
• Smin représente environ 30 % des MES entrant dans l'étage biologique
• Sdur représente 25 % des 70 % restants

Siccité des boues

• La siccité des boues est une mesure de la quantité d'eau contenue dans les boues
• Elle est exprimée en pourcentage de matière sèche (MS) et est complémentaire de l'humidité
• La siccité plus l'humidité équivalent à la boue brute
• Siccité + humidité = boue brute

Composants de l'eau contenue dans les boues

• L'eau contenue dans les boues est composée de deux parties : une eau libre facilement éliminable et une eau liée
• L'eau liée comprend l'eau capillaire, l'eau d'hydratation colloidale, l'eau cellulaire et l'eau chimiquement liée
• La libération de l'eau liée nécessite une énergie considérable
• L'eau cellulaire ne peut être séparée que par des moyens thermiques puissants tels que le séchage ou l'incinération

Temps de succion capillaire (CST)

• Le temps de succion capillaire (CST) est une mesure qui permet de déterminer la filtrabilité d'une boue
• Il correspond au nombre de secondes que met l'auréole du filtrat pour parcourir une distance de 13 mm
• Plus le CST est petit, meilleure est la filtrabilité de la boue

Résistance spécifique à la filtration

• La résistance spécifique à la filtration est une grandeur qui permet de connaître le comportement d'une boue à une pression donnée
• Elle traduit l'aptitude plus ou moins bonne d'une boue à la filtration

Filière boue

• La filière boue est un processus de traitement des boues qui comprend plusieurs étapes pour réduire les volumes, éliminer les odeurs et éliminer les boues de manière sûre
• Les deux grandes étapes de la filière boue sont le traitement des boues et l'élimination finale des boues par incinération
• Les objectifs complémentaires associés au traitement des boues sont la limitation des consommations d'énergie, la récupération et la valorisation du phosphore et la transformation physique en gardant un bon pouvoir calorifique

Étapes du traitement des boues

• Les étapes du traitement des boues dans la filière boue sont l'extraction des boues, l'épaississement, la stabilisation (digestion anaérobie ou stabilisation chimique), le conditionnement, la déshydratation et l'incinération

Filières d'élimination des boues

• L'incinération spécifique consiste en l'utilisation d'un four dédié aux boues.
• La co-incinération est une filière couplée avec les ordures ménagères.
• L'incinération en cimenterie nécessite des boues avec une siccité minimale de 90%.
• L'oxydation par voie humide est une autre filière d'élimination des boues.

Récupération de l'énergie des boues

• L'énergie des boues peut être récupérée sous forme de gaz méthane par fermentation.
• La récupération de l'énergie peut également se faire sous forme de chaleur dans les fours d'incinération.