05-1-Introduction Traitement Boues [PDF]

Zitiervorschau

TRAITEMENT DES EAUX RESIDUAIRES URBAINES

Formation d'Ingé d'Ingénieur sous statut étudiant

Traitement des boues (Introduction)

Tome V 2012 A-G Sadowski Ex - Responsable de l’UTR « HU » IMFS de Strasbourg (CNRS-UdS-ENGEES-INSA de Strasbourg)

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1

TRAITEMENT DES BOUES

Introduction au traitement des boues

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TRAITEMENT DES BOUES (1)

REGLEMENTATION TYPOLOGIE DES BOUES PARAMETRES DE CARACTERISATION

4

2

TRAITER L’EAU, C’EST D’ABORD TRAITER LES BOUES 

Le traitement des boues est défini en fonction de la destination finale des boues.

 La boue, c’est l’intimité du couple :



«effluent - station» station».

De l’influence de la filière de traitement des boues sur la filière de traitement de l’eau

 «inter activité activité permanente des deux filiè filières» res». 5

Filière eau / filière boue Effluent brut

Eau traitée Filière eau

Filière boues Poste toutes eaux

Evacuation des boues

6

3

DESTINATION DES BOUES

Source : DEB, in Bilan de dix années d'application de la réglementation relative à l'épandage des boues issues du traitement des eaux usées, rapport n°1771 CGAAER, octobre 2009.

Selon la Direction de l'Eau et de la Diversité (DEB), la production de boues issues du traitement des eaux usées domestiques est estimée à 15 à 20 kg de Matière Sèche (MS) par personne et par an. Soit : 41 à 55 g de MS / E.H.jour 7

Filiè Filières des boues urbaines en France - 2006

8

4

QUEL DEVENIR POUR LES BOUES ISSUES DES STATIONS D’EPURATION ?  Retour à la terre : valorisation agricole des éléments fertilisants (azote, phosphore) ;

 Incinération et récupération de l’énergie ainsi produite ;

 Stockage (mise en CSDU*) option transitoire. * CSDU : centre de stockage des déchets ultimes

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Réglementation des boues

10

5

La loi déchet du 13.07.1992 Les 22 dispositions de l’art 1: complète les dispositions de la loi de 1975 relative aux déchets - recadrer l’objectif tout en assurant la transposition de la directive CEE du 18 mars 1991 sur les déchets dangereux notion de déchet «ultime»: «déchet qui n’est plus susceptible d’être traité dans les conditions économiques et techniques du moment, notamment par extraction de la part valorisable ou par réduction de son caractère polluant ou dangereux» 11

La loi déchet du 13.07.1992 « à compter du 1er juillet 2002, les installations d’élimination des déchets par stockage ne seront autorisés à accueillir que des déchets ultimes »

«le transport, les opérations de curtage ou de négoce de déchets visés à l’art 8 règlementés et soumis soit à autorisation.... soit à déclaration… »

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Valorisation agricole - Textes Deux textes récents rénovent la réglementation relative à l’épandage des boues de stations de traitement des eaux usées ;  1) Décret N°97-1133 du 8.12.1997 (JO du 10.12.1997) relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées  2) Arrêté du 8.01.1998 (JO du 31.01.1998) - modifié par l’arrête du 3.06.1998 - Prescriptions techniques applicables aux épandages des boues sur les sols agricoles pris en application du décret du 8.12.1997. 13

Valorisation agricole - Textes •

• Art. 211-25 à 211-45 du CE sous section 2 « épandage des boues ». L’article R 211-41 interdit l’épandage « pendant les périodes où le sol est pris en masse par le gel ou abondamment enneigé, exception faite des boues solides », sans pour autant définir la notion d'état de gel. L'article 211-45 stipule que l’usage de boues en reconstitution des sols est actuellement interdit. • Art. R 214-1 du CE : nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration, rubrique 2.1.3.0 : épandage de boues issues du traitement des eaux usées. • Décret n° 97-1133 du 08/12/97 (art. R 211-25 et suivants du CE) relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées.

•

• Décret n° 2009-550 du 18 mai 2009 relatif à l’indemnisation des risques liés à l’épandage des boues d’épuration urbaines ou industrielles. Ce fonds de garantie est destiné à indemniser les exploitants agricoles en cas de problème suite à un épandage de boues de stations d'épuration sur leurs parcelles. Ce fonds ne s'applique pas à l'épandage de tout autre « produit » (compost de boues par exemple) qui n'ait pas le statut « déchet ».

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7

Valorisation agricole - Décret du 8.12 .1997 Définition de la boue  Sédiments résiduaires des installations biologiques ou physico-chimiques  Les matières de curage après traitement pour diminuer la teneur en sables et en graisses  Les matières de vidange issues des dispositifs non collectif d'assainissement  Les boues sont considérées comme des déchets au sens de la loi du 15.07.1975 15

Valorisation agricole - Décret du 8.12 .1997

 Les exploitants des unités de collecte et de traitement sont producteurs de boues ; il leur incombe à ce titre d’en appliquer les dispositions. 

L’exclusion du champ d’application ; les produits composés en tout ou partie au titre de la loi du 13.07.1979, bénéficiant d’une homologation ou, à défaut d’une autorisation provisoire de vente 16

8

Valorisation agricole - PRINCIPES Les épandages sont réalisés après des études préalables, font l’objet d’un suivi, et des registres en assurent la traçabilité. Les producteurs de boues sont responsables des boues jusqu’à leur élimination. La qualité des boues doit garantir leur innocuité*. * Innocuité Innocuité : caractè caractère de ce qui n’ n’est pas nuisible. nuisible 17

Valorisation agricole - Qualité des boues Les boues doivent avoir fait l'objet d'un traitement,…appropri approprié é de manière à réduire leur pouvoir fermentescible et les risques sanitaires liés à leur utilisation. Les teneurs limites en éléments-traces dans les boues sont divisées par deux par rapport à l’ancienne réglementation. Des teneurs limites en composés-traces organiques sont introduites.

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9

Valorisation agricole - EPANDAGE L'épandage des boues ne peut être pratiqué que si celles-ci présentent un intérêt pour les sols ou la nutrition des cultures ou des plantations. L'épandage est interdit à certaines périodes (gel, enneigement,...) et dans les terrains à forte pente. Tout épandage est subordonné à une étude préalable réalisée par le producteur. Cette étude doit définir l'aptitude du sol à recevoir l'épandage, son périmètre et les modalités de réalisation.

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Valorisation agricole - EPANDAGE L'épandage de boues provenant de stations moyennes ou grosses doit faire l’objet (par par le producteur) producteur d’un programme prévisionnel annuel puis d’un bilan agronomique annuel. Une solution alternative d'élimination des boues doit être prévue pour pallier un éventuel empêchement temporaire. 20

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Valorisation agricole - EPANDAGE Des distances minimales doivent être respectées par rapport aux berges et aux points de prélèvement d'eau. Les dépôts temporaires en bout de champ ne seront autorisés que pour des boues solides et stabilisées, et uniquement pendant une période limitée à l'épandage.

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Valorisation agricole - SURVEILLANCE Les producteurs doivent tenir à jour un registre indiquant la provenance et les caractéristiques des boues, les dates d'épandage, les quantités épandues, afin d’assurer la traçabilité des épandages. Une synthèse des toutes ces informations est transmise chaque année au Préfet. Les producteurs de boues doivent assurer la surveillance de la qualité des boues et des sols. 22

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Valorisation agricole - SURVEILLANCE Le Préfet est chargé d’assurer le contrôle Des organismes indépendants du producteur des boues peuvent être chargés du suivi général des épandages.  Un comité national de suivi de l’épandage des boues a été mis en place en février 1998 pour permettre, en étroit partenariat avec l’ensemble des acteurs concernés, de définir des conditions d’épandage qui recueillent la confiance de tous.

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Valorisation agricole - Arrêté du 8 janvier 1998 Nombre d’analyses de boues en routine

Tonnes de matière sèche épandues (hors chaux) Valeur agronomique des boues Eléments-traces

< 32

32 à 160

481 à 800 8

801 à 1600

1601 à 3201 à > 4800 3200 4800

4

161 à 480 6

2

10

12

18

24

2

2

4

6

9

12

18

24

Composés organiques

-

2

2

3

4

6

9

12

* Capacité estimée sur la base de 48 g de MS/EH.j Si 60g de MS/EH.j  2000 EH = 44t de MS/an 24

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Valorisation agricole - Arrêté du 8 janvier 1998 Valeur Flux maximum limite dans Valeur limite cumulé, apporté par Éléments traces les boues dans les sols les boues en 10 ans (mg/kg (mg/kg MS) (g/m²) MS) Cadmium 15* 2 0,015 Chrome 1000 150 1,5 Cuivre 1000 100 1,5 Mercure 10 1 0,015 Nickel 200 50 0,3 Plomb 800 100 1,5 Zinc 3000 300 4,5 Cr + Cu + Ni + Zn 4000 / 6 * 10 mg/kg M.S à compter du 1/ 01/ 2004 25

Valorisation agricole - Arrêté du 8 janvier 1998

Composés-traces

Valeur limite dans Flux maximum cumulé, les boues (mg/kg apporté par les boues en 10 MS) ans (mg/m²) épandag cas épandage sur e sur cas général général pâturage pâturage

total des 7 (*) principaux 0,8 0,8 PCB Fluoranthène 5 4 benzo(b)fluoranthène 2,5 2,5 benzo(a)pyrène 2 1,5 (*) PCB 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180

1,2

1,2

7,5 4 3

6 4 2

26

13

Valorisation agricole - Norme NFU 44 – 041 -abrogée

 L’arrêté du 29.08.1998 portant application obligatoire de la norme NFU 44-041 est abrogé.  Circulaire du 14 mars 1999 “ épandage des boues de STEP”(Lettre circulaire aux préfets du 14 mars 1999, non publiée).  Circulaire du 16 mars 1999 relative à la réglementation relative à l’épandage des boues de stations d’épuration urbaines. 27

Compostage - norme NF U 44-095 (mai 2002) Définit dans la norme NF U 4444-095 (mai 2002) « compost des matières d’intérêt agronomique, issues du traitement des eaux » d’application obligatoire par arrêté du 18 mars 2004 paru au JO du 26 mars 2004

« Compostage ou transformation aérobie: procédé biologique aérobie avec montée en température permettant l’hygiénisation et la stabilisation par dégradation/réorganisation de la matière organique (oxydation biologique avec dégagement de chaleur) conduisant à l’obtention d’un compost. »

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14

Compostage - norme NF U 44-095 (mai 2002) Définition de 2 classes: Classe A: amendements organiques élaborés à partir de Matières d’Intérêt Agronomique Issues du Traitement des Eaux (M.I.A.T.E.) Classe B: amendements organiques élaborés à partir de Matières d’Intérêt Agronomique Issues du Traitement des Eaux Complémentés avec un engrais Dans les 2 cas, l’incorporation d’un co-composant de type matière végétale est obligatoire dans la mesure où il s’agit d’obtenir un amendement organique.

Définitions • Des caractères d’innocuité du produit fini (éléments traces, Composés Traces Organiques), • Des valeurs limites en micro-organismes d’intérêt sanitaire, • Du marquage 29

Compostage - norme NF U 44-095 (mai 2002) 3 annexes normatives: Annexe A: Modalités de contrôle des lots de produits commercialisables (fréquence d’analyses) Annexe B: Critères relatifs aux matières premières (MIATE exclues + teneurs limites + nombre d’analyse en fonction du tonnage de MS) = les mêmes seuils que pour l’épandage. Annexe C: Gestion de la traçabilité Le responsable de la mise sur le marché doit tenir à disposition des organismes de contrôle….

Transfert de responsabilité responsabilité du produit « boues » 30

15

EVACUATION EN CET 2 - CSDU Décret du 15.05.1997 - Classification des déchets dangereux  Les déchets provenant des « stations d’épurations des eaux usées » ainsi que les déchets provenant des installations de traitement des déchets sont classés sous le code : 19 000

Arrêté du 9.09.1997 relatif aux décharges de déchets ménagers (classe 2)  Cet arrêté abroge la circulaire de 11.03.1987 qui régissait les conditions d’admission des déchets en décharge de classe 2 ( type ordures ménagères) Arrêté du 9.09.1997 modifié par : - Arrêté du 31 décembre 2001 (JO du 2 mars 2002) - Arrêté du 3 avril 2002 (JO du 19 avril 2002) - Arrêté du 19 janvier 2006 (JO du 16 mars 2006)

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EVACUATION EN CET 2 - CSDU Déchets admissibles :  la catégorie E : déchets évolutifs pendant leur stockage prolongé  la catégorie D : déchets peu évolutifs pendant leur stockage prolongé

Dans la catégorie E nous trouvons ;  Boues de STEU admissible si la siccité est au moins égale à 30%  Boues de dégrillage sont admissibles ( si la siccité est égale à 30%)

Dans la catégorie D nous trouvons ;  Déchets minéraux à faible potentiel de polluants (sables ?)

Déchets interdits :  déchets liquides ou dont la siccité est inférieure à 30%

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EVACUATION EN CET 2 - CSDU  Date d’application de l’arrêté du 09.09.1997 - modifié le 19/01/06 relatif

aux installations de stockage de déchets non dangereux : catégorie D. Selon l'annexe II, les boues sont autorisées à l'enfouissement en CET de classe II si elles contiennent au moins 30 % de matière sèche.



Le terme « décharge » est remplacé par « installations de stockage » et maintenant par « centre de stockage des déchets ultimes »

 La date de 2002 doit être considéré comme un cap, qu’on glisserait déjà vers 2005 et de toutes façons, la législation sera déclinée localement dans le cadre de schémas départementaux.

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L’INCINERATION Il s’agit de récupérer les formes d’énergie réutilisables dans la boue que constitue la matière organique, pour détruire par combustion la part oxydable. En termes de devenir final, deux problèmes se posent :



les fumées, dont la composition doit obéir à des limites très strictes, en termes de carbone total, CO, métaux lourds, etc.



les cendres, qui doivent être conformes aux conditions de mise en décharge.

34

17

L’INCINERATION  Au niveau réglementaire, en ce qui concerne les fumées, on applique soit l’arrêté du 21 .01.1991, soit la norme CEE proche de la BimschV90 ( cette norme n’est pas encore rendue obligatoire).  En ce qui concerne le devenir des cendres volantes, l’arrêté du 10.01.1996 ne définit que des règles provisoires de classement en mâchefer valorisable en remblai routiers .  Concernant la valorisation en tant que filler dans les parpaings, seules des autorisations locales ont été obtenues de la DRIRE.  Quant aux résidus de lavage des fumées (REFIOM), ils partent sans ambiguïté en décharge pour DIS de « classe 1 ».  Valorisation énergétique des boues par incinération  Arrêté du 20/09/02 relatif aux installations d’incinération et de coincinération de déchets non dangereux.  Art. R 511-9 du CE : nomenclature des installations classées rubrique 322-B-4.

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Typologie des boues

36

18

ORIGINE DES BOUES  Boues de curage  Boues primaires  Boues physico-chimiques  Boues secondaire (Boues bio strictes ou mixtes)  Boues mixtes (boues primaire+boues bio strictes)  Boues tertiaires  Matières de vidange ( fosse toutes eaux)

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ORIGINE DES BOUES

Décanteur primaire

Boues primaires

Traitement biologique Clarificateur

Traitement tertiaire

Boues biologiques en excès

Boues tertiaires

38

19

ORIGINES ET CARACTERISTIQUES DES BOUES

Boues = Déchets liquides fermentescibles Boues primaires :  favorables à la déshydratation qualité (% M.O. - présence d’hydroxydes)

Boues secondaires biologiques :  défavorable à la déshydratation qualité variable

Boues tertiaires :  défavorable à la déshydratation qualité (présence d’hydroxyde) 39

ORIGINES ET CARACTERISTIQUES DES BOUES

Elles dépendent de la filière de traitement d’eau

Boues primaires  obtenues par simple décantation, avec ou sans floculation,  60 à 70 % de matière organique,  concentration de quelques dizaines de g/l,  très fermentescibles.

40

20

BOUES PRIMAIRES Composition grossière : - Matières organiques - Hydrocarbures lourds - Celluloses - Bactéries, virus Soit : - 25% de protéines - 25 % de lipides - 35% de polysaccharides - 15 % de lignine 41

BOUES SECONDAIRES Elles dépendent de la filière eau et de l’effluent

Boues biologiques  engendrées par la combinaison de phénomènes de floculation (exopolymères) et de matériel cellulaire issu de la consommation de la matière organique dissoute.  concentration de quelques g/l.  caractère fermentescible variant de façon croissante avec la charge massique appliquée à la station au niveau du réacteur biologique. 42

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BOUES BIOLOGIQUES Composition grossière : - Matières organiques - Débris de cellule - Enveloppe bactériennes - Colloïdes organiques Soit : - 50% de protéines - 5 % de lipides - 15% de polysaccharides(exopolymères) - 30 % divers 43

TYPOLOGIE DES BOUES DIVERS ETATS PHYSIQUES DES BOUES  Liquide (siccité de 0 à 3 %)  Liquide épais (siccité de 4 à 5 %)  Pâteux thixotrope (siccité de 6 à 18 %)  Plastique (siccité de 18 à 30 %)  Solide friable (siccité supérieure à 30 %) 44

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TYPOLOGIE DES BOUES Boue liquide

boue pâteuse

Boue solide

Boue sèche

1 à 10%

10 à 30%

30 à 90%

> 90%

Caractéristiques physiques

boue non déshydratée

convoyage

pompage centrifuge ou volumétrique

boue déshydratée pelletable mise en tas faible pompage volumétrique ou par vis

Siccité

mise en tas : OK boue boue gerbable et pulvérulente émottable ou granulée tapis, vis, pompe tapis ou volumétrique système pneumatique

45

Paramètres caractérisant les boues

46

23

DEFINITIONS DES PARAMETRES Concentration Siccité Taux de capture Volume des boues Débit massique Débit hydraulique 47

TERMES PRINCIPAUX UTILISES EN TRAITEMENT DES BOUES ABREVIATIONS

SIGNIFICATIONS

UNITES

IM

Indice de Mohlman

ml/g

Vd30’ MES

Volume décanté en 30mn Matières en suspension (obtenues après filtration ou centrifugation puis séchage 105°C) Matières sèches totales (obtenues après séchage à 105°C) Matières minérales (obtenues après calcination à 550°C) Matières volatiles sèches (matières sèches - matières minérales)

ml/l

MST MM MVS

mg/l g/l g/l mg/l 48

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TERMES PRINCIPAUX UTILISES EN TRAITEMENT DES BOUES ABREVIATIONS

SIGNIFICATIONS

UNITES

Red/ox pH

Rotentiel d’oxydo-réduction Potentiel d’hydrogène

mV pH

DCO DBO5

Demande chimique en oxygène Demande biologique (ou biochimique) en oxygène après 5 jours Formule chimique de l’ion ammonium Azote Kjeldhal (NH4+ + N organique) Ortho phophate

mgO2/l

NH4+ NTK PO4

mgO2/l mgN/l mgN/l mgP/l

49

Rappel paramètres quantifiables 

MS / MVS / MES

 masse = conc x volume (5g/l x 1000 m3=5000 kg)  siccité 

M.S x 100 M.brute

 volume 

Masse.M.S 1   m3 Siccité.1000 d

50

25

Méthode analytique : %MVS

51

SICCITE

Siccité 

P 2  P0 P1  P0

52

26

Taux de capture d’un équipement de traitement

Epaississeur

 Rdt de capture  Qalim.Cali m  Qsv.Csv  100 Qalim.Cali m

 Qsv = Q alim - Q ep

GDD(grille d’égoutage) 

%Rdt Capture  Qalim.Calim  Q(F L) .C(F L) Qalim.Calim

 F = filtrat  L = lavage 53

Bilan sur l’atelier de traitement des boues

DESHYDRATATION

54

27

Bilan sur l’atelier de traitement des boues - Bilan hydraulique : Qe+Qd+Ql+Qp = Qs+Qf - Bilan massique : Qe.Ce = (Qf.Cf) + (Qs.Cs) - Précision du bilan massique : 10% - Flux massique : QeCe - QfCf - Taux de capture : (QsCs / QeCe) x 100 en % - Consommation de polymère : (QpCp/QsCs)x1000 en kg ou litre de polymère / tonne de MS traitée

55

Garanties sur les performances • • • • • •

Débit massique : kgMS/h ou ml.h, Débit hydraulique : m3 de boue/h, Performance en % de siccité sortie machine, Consommation de polymère : litre/t de MS, Taux de capture en %, Consommation électrique par tonne de MS traitée, - Durée d’une pressée pour le Filtre Presse,

- Coefficient de foisonnement pour stockage des boues. 56

28

Indice de Mohlman - IM Indice d’épaississement

 C’est le volume en ml occupé par un gramme de boue après décantation de 30 mn - sans dilution

Im 

V30(ml/l) MES(g/l)

57

Indice de boue - IB INDICE DE DECANTATION LIBRE

IB 

V D 3 0 ( m l / l) (ml/g) M E S B A ( g / l)

ET Taux de boues après 30 minutes de décantation (ml/l)

INDICE DE BOUE (ml/g)

Concentration en MES (g/l)

Diluer pour obtenir VD30 ≤ 250ml/l

58

29

TAUX DE BOUES ET TESTS DE DECANTATION: DILUER OU NE PAS DILUER ? Après 30 min

Pas de dilution:

250 ml

Taux de boues

Après 30 min

Sans dilution:



250  25% 1000

Après 30 min

1ère dilution par 2

Après 30 min

2 ème dilution par 2 Taux de boues

800 ml

350 ml

150 ml

150  2  2 1000 600  1000  60% 

59

IM – IB : Quelles fonctions ?  IM  IB  IB pour la vitesse de clarification  IM pour évaluer l’épaississement des boues (clarificateur et épaississeur) et la déshydratation des boues  IB  IM (250/Vd30)^0,5

 IM = 80 + 227 x (Cm)^0,5 60

30

Paramètres influençant IM  Le type d’effluent (MVS en entrée, soluble),  La fraîcheur de l’effluent (H2S…),  La charge massique,  Le nombre et type de réacteurs en série,  Le type d’équipement d’aération,  La filière boue (type d’épaississement…)

61

Relation entre l’indice et la décantabilité des boues

Interprétation valable pour une Cm de l’ordre de 0,1 kgDBO5/kgMVS.j 62

31

Impact du traitement des boues sur le traitement de l ’eau L’anoxie prolongée la boue est le siège d'une modification de structure importante concrétisée par une hydrolyse partielle de la matière organique, réaction comparable à la première phase d'acidification de la digestion anaérobie. Cette dégradation conduit à la production d' H2S, C02, acides butyriques, propioniques, etc. 63

Impact du traitement des boues sur la qualité des boues

le retour à la normale est une opération très difficile et de longue haleine. 24 H D'EPAISSISSEMENT EN TROP C'EST 50 % DE POLYMERE EN PLUS 2 POINTS DE SICCITE EN MOINS

48 H D'EPAISSISSEMENT EN TROP C'EST 100 % DE POLYMERE EN PLUS 4 POINTS DE SICCITE EN MOINS

64

32

Amplification des retours en tête Pollution de retour en tête : a . X X

X 1- a

Flux à traiter = X / (1-a)

Eau traitée X Filière eau Y 1-a Filière boues

a X 1-a

Evacuation des boues =

Y 65

Charges des retours en tête de différentes filières boues Filière eau

Déc-primaire Aération Aération + prolongée prolongée Aéra-prolongée

Filière boues

Flottateur Epaiss-gravitaire Epaiss-séparé + + + Digestion-ana Filtre-bande + Filtre-bande Filtre-bande

Retours en tête en % par rapport de la charge de l'effluent brut Débit DBO5 MES NTK Ptot

22 5 12 5 1

11 25 25 8 5

15 17 19 25 10

66

33

Masse de boues biologiques produites en excès

67

SCHEMA D’ELIMINATION DES DIFFERENTS TYPES DE POLLUTION SUBSTRAT

Matières dissoutes

Particules+colloides

Adsorption

O2 Pénétration Synthèse

Inerte

Absorption Oxydation

CO2 + H2O

Matière organique cellulaire Métabolites

Fraction non biodégradable BOUES PRODUITES 68

34

Masse de boues biologiques produites en excès Formule classique d’Eckenfelder : S = am.Le - bSv + Smin + Sdur - Seff - Le = DBO5 éliminée - Sv = MVS dans le système - Smin = MES minérales en entrée - Sdur = MVS réfractaires en entrée - am & b = coefficients = f( effluent, Cm) - am = 0,6 kg MS / lg DBO5 éliminée - b = 0,05à 0,06 /j fraction de MVS détruite par auto-oxydation/j Problème : S est négative pour Cm inf à 0,042 kgDBO/kg MVS.j 69

Masse de boues biologiques produites en excès Formule classique d’Eckenfelder : - Si on considère que am.Le-bSv ne peut être inférieure à 0,25 am.Le (à Cm faible), - On trouve environ 0,75 kgMS/kgDBO5 éliminée - Valeur trop faible et trop fortement décroissante quand la Cm diminue.

70

35

Masse de boues biologiques produites en excès Approche du CEMAGREF du 22.12.1999 : - S = k . (DBO5+MES)/2 - Réseau séparatif : S = 0,84 . (DBO5+MES)/2 - Réseau unitaire : S = 1,02 . (DBO5+MES)/2

71

Masse de boues biologiques produites en excès 1. BOUES BIOLOGIQUES – formule du CIRSEE Boues biologiques =

f (MES / DBO5) f (MVS / MES) f (cm) BB = M min + M org. dur + M micro-organismes

avec :

M min M org. dur M micro org. M min M org. dur M micro-org.

: Partie minérale des MES : Partie non biodégradable des MVS (ex : cellulose) : Matière vivante produite ( DBO5 + N) : MES x (100 - pourcentage de MVS des MES) / 100 : 0,15 à 0,35 MVS entrée : f (DBO5, Cm, N) % MV dans BB = (1 - M min) BB 72

36

Masse de boues biologiques à extraire PBIO = MES min +MVS dures +KDBO5 +K ’N- fuite en MES

MES min =( 1- %MVS) x MES effluent brut MVS dures = 0,15 à 0,35 des MVS effluent brut K = 0,83 + 0,2 log Cmappliquée DBO5 = DBO5 biodégradées Fuites en MES = Quantité de MES en sortie du clarificateur K ’ = 0,17 N = N nitrifié

73

Production de boue biologiques dimensionnement de la filière boue

ƒS = Smin + Sdur + (0,83+0,2.log Cm)DBO5 +K’.Nit - Fuite MES ƒS = production de boues biologiques en excès Smin = partie minérale des MES = MES x (100-% MVS) Sdur = partie non biodégradable des matières volatiles en suspension (MVS) Sdur = 0,15 à 0,35 x MVSƒ de l'influent Cm = charge massique appliquée kg de DBO5/kg MV/j

74

37

Production Boues physico-chimiques Traitement du phosphore  On cherche à précipiter le phosphore soluble uniquement • • • •

 M.PO4 + M(OH)3 Boues physico-chimique = 7 à 8 x Psoluble à précipiter ( 2 mg/l en Ptot en sortie) en précipitation simultanée Boues physico-chimique = 10 à 13 x Psoluble à précipiter ( 1 mg/l en Ptot en sortie) en post-précipitation % MVS chute par l’apport de ces boues minérales Surproduction par rapport à la masse de boues biologiques : de l’ordre de 11 à 15% en masse. 75

Les filières de traitement des boues

76

38

Contraintes de conception des filières boues

DESTINATION FINALE FILIERE BOUE

TRAITEMENT EAU

CONTRAINTES

COMPATIBILITES

QUALITE BOUES

RESEAU

77

Catégories de contraintes pour le devenir des boues CO NTRA IN TES

PHYSIQUE

COMPOSITION

MANUTENTION

PCI

SICCITE

STOCKAGE

INNOCUITE

VALEURS

STABILITE

BIOLOGIQUE

PONDERALE

OLFACTIVE

78

39

L’extraction des boues biologiques en excès En fonction de l’équipement d’épaississement  Puits de recirculation – évaluation de Sr épaississeur gravitaire – toile / tambour  Dégazeur – grille d’égouttage à 2 mailles – flottateur  Réacteur biologique (bassin d’aération ou dégazeur) – lits de séchage plantés de macrophytes.

79

Taux de conditionnement • Le conditionnement des boues consiste à introduire un réactif dans la boue pour faciliter le drainage – la filtration – l’évacuation de l’eau interstitielle. • Les réactifs introduits sont : polymères, coagulants (sels métalliques), chaux vive ou éteinte. • Le taux de conditionnement est exprimé soit :  litre ou kg de polymère par tonne de MS des boues  % en poids par rapport au MS des boues.

80

40

Rappel des idé idées fausses trop souvent vé véhiculé hiculées •Augmenter la concentration des boues dans le réacteur réduit le foisonnement. •Mieux vaut stocker et ensuite concentrer (épaissir)

FAUX FAUX

•Stocker les boues dans le clarificateur permet un meilleur épaississement sur la filière d’épaississement - déshydratation.

FAUX

•Maintenir un temps de sé séjour > à 24 H dans l’épaississeur permet un gain de siccité.

FAUX

•Les Eaux surnageantes « claires » d’un épaississeur-stockeur sont peu chargé chargées. es

FAUX

81

LES FILIERES DE TRAITEMENT DES BOUES

1. Epaississment 2. Stabilisation 3. Stockage (1) 4. Conditionnement 5. Déshydratation 6. Stockage (2) 7. Reprise 8. Evacuation conformément à la réglementation (2 modes de destination pérennes) 82

41

SCHEMA GENERAL DU TRAITEMENT DES BOUES

BOUES PRIMAIRES

BOUES MIXTES

BOUES D'AERATION PROLONGEE

BOUES DES SYSTEMES EXTENSIFS

CONCENTRATION EPAISSISSEMENT STABILISATION

CONCENTRATION

EPAISSISSEMENT

CONDITIONNEMENT

DESHYDRATATION

COMPOSTAGE

STOCKAGE

COMMERCIALISATION

INCINERATION

MISE EN DECHARGE CONTROLEE

COMPOSTAGE

REPRISE - EPANDAGE

VALORISATION AGRICOLE

VALORISATION AGRICOLE

83

SCHEMA GENERAL DU TRAITEMENT DES BOUES

boues tertiaires boues boues biologiques

mixtes fraiches

épaississement

stabilisation aérobie thermophile

suite filière

stabilisation anaérobie

boues primaires

84

42

SCHEMA GENERAL DU TRAITEMENT DES BOUES

boues primaires

Stockage intermé intermédiaire

épaississement

gravitaire

stabilisation anaérobie

boues biologiques

conditionnement

déshydratation

épaississement boues tertiaires

dynamique

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SCHEMA GENERAL DU TRAITEMENT DES BOUES boues primaires

boues mixtes fraiches

boues biologiques

épaississement

épaississement

épaississement

stabilisation anaérobie

stabilisation anaérobie

stabilisation aérobie thermophile

Stockage Séchage Compostage

stabilisation aérobie thermophile

stabilisation chimique traitement complémentaire

boues tertiaires

Stockage conditionnement

déshydratation 86

43

Qualité physique des boues en fonction du traitement Liquide

Liquide épais

pâteux thixotrope

solide plastique

solide friable

épaississement statique épaississement dynamique Filtre à bandes presseuses Centrifugeuse Centrifugeuse HP Filtre presse Lit de séchage apport de Ca0

87

Stockage

Stockage

Destinations finales & valorisation des boues des STEU

88

44

89

90

45