Les boues d’épuration

Les boues d’épuration : comment les traiter pour mieux les réduire ou les valoriser ?

Les boues d’épuration sont le principal déchet produit par le traitement épuratif des eaux usées, qu’elles soient d’origine urbaine ou industrielle.
Mais que deviennent ces boues, une fois extraites des stations d’épuration ? Comment limiter leur volume pour mieux les stocker et les déplacer et comment les valoriser pour les réutiliser ? C’est ce que nous allons voir dans cet article.

Les boues d’épuration sont le principal déchet produit par le traitement épuratif des eaux usées, qu’elles soient d’origine urbaine ou industrielle.

Tout d’abord, les boues d’épuration sont traitées :

  • Pour réduire leur volume en vue de limiter les quantités à stocker (pour l’épandage notamment).
  • Pour stabiliser en vue d’améliorer leur composition chimique et leur consistance pour réduire leur biodégradation. En effet, avant d’être stabilisées, les boues sont très riches en eau, et leur forte teneur en matières organiques fraîches les rend particulièrement fermentiscibles, ce qui a pour conséquence de générer de mauvaises odeurs sur de larges périmètres. Ainsi, la stabilisation permet de produire des boues à forte siccité (taux de matière sèche) limitant considérablement ce type de nuisances pour l’environnement.

Un traitement spécifique en fonction de leur destination finale

Les boues d’épuration présentent des compositions variables suivant le procédé d’épuration des eaux usées. En fonction de leur niveau de siccité, ces boues peuvent, soit être traitées et valorisées pour une utilisation agricole, soit être éliminées par incinération ou être mises en décharge.

Ainsi vous l’aurez compris, en fonction du type de boues qui sort des stations d’épuration et de leur utilisation finale, ces dernières ne subiront pas le même traitement.

Pour déterminer quel est le traitement optimal à appliquer pour réutiliser les boues d’épuration, il faut tenir compte plusieurs critères :

  • L’origine des boues (proviennent-elles d’eaux résiduelles urbaines ou industrielles ?)
  • La composition physico-chimique des boues produites selon le type de traitement épuratif des eaux usées
  • La destination finale prévue pour les boues : recyclage, valorisation, élimination.

Quels sont les différents types de destination des boues ?

Il existe 3 différents types d’utilisation pour les boues d’épuration traitées :

  • La valorisation en agriculture : cette utilisation représente environ 73 % des boues traitées.
    • Elles peuvent être transformées en engrais ou compost pour l’épandage. Cette décision de transformer les boues en compost relève généralement de la volonté des collectivités locales.
    • Certaines boues peuvent également produire du biogaz, lorsqu’elles sont séchées et placées dans des fours thermiques.
  • L’incinération : cette utilisation représente environ 19 % boues. Ce procédé est utilisé lorsque les autres valorisations ne pas possibles (valorisation agricole ou production de biogaz).
  • La mise en décharge également appelée « Centre d’Enfouissement Technique » ou « Centre de Stockage des Déchets ». Cette utilisation représente environ 8 % des boues. Il existe en Europe 3 types de décharges :
    • Les décharges de classe 1 dédiées aux déchets dangereux ou « industriels spéciaux »,
    • Les décharges de classe 2 dédiées aux déchets ménagers et assimilés,
    • Les décharges de classe 3 dédiées aux déchets inertes.

 

Quels sont le différents types de traitement des boues

Comme nous l’avons dit plus haut, le traitement des boues d’épuration varie suivant l’utilisation que l’on souhaite en faire : le recyclage, l’élimination, la revalorisation énergétique ou la mise en décharge.

L’épaississement

L’épaississement est le tout premier traitement appliqué aux boues d’épuration. Ce processus a lieu généralement avant le mélange des boues primaires et secondaires, voire tertiaires, lesquelles sont produites successivement à chaque étape du traitement d’épuration des eaux usées.

Et pour faciliter la séparation des matières sèches et des matières solides, des agents floculants peuvent être ajoutés en amont. Ces agents peuvent être organiques de synthèse ou minéraux (sels d’aluminium, chaux, sels de fer).

Ainsi préparées, les boues s’épaississent, soit :

  • Par gravitation, en s’écoulant dans un silo, situé au-dessus d’un filet ou d’une toile d’égouttage
  • Par flottaison, en injectant du gaz dans les boues qui sépare les matières sèches des matières liquides.

Ce premier traitement permet d’augmenter le taux de siccité des boues (entre 6 et 8 %) afin d’obtenir des boues de qualité pour optimiser les traitements suivants.

La déshydratation

Ce traitement permet d’augmenter la siccité de la boue pour en faire une boue pâteuse ou une boue solide, en vue d’atteindre une siccité comprise entre 15 % et 40 %.

Il existe 2 techniques de déshydratation :

  • La déshydratation mécanique fonctionne par filtration ou par centrifugation et concerne principalement les grosses stations (de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de EH « Équivalent-Habitants »).
  • La déshydratation par géomembranes est une technique est plus récente et qui s’adapte plus particulièrement aux petites installations (de 1000 à 2000 EH).

Le séchage

Ce procédé permet de rendre la boue solide en la séchant complètement, elle est alors totalement déshydratée. Cet état solide permet de gagner en volume pour faciliter le stockage et le transport des boues. Il existe deux types de séchage :

  • Le séchage thermique qui peut être direct ou indirect, via un fluide caloporteur :
    • Le séchage direct se produit alors par évaporation des boues par convection,
    • Le séchage indirect se produit en un échange de chaleur par conduction par l’intermédiaire d’une paroi chauffée.

Quelle que soit la technique de séchage utilisée, les boues qui en résultent présentent un taux de siccité pouvant grimper jusqu’à 95 %. Hélas, ces techniques sont très gourmandes en énergie et le séchage solaire, nettement plus écologique sera privilégié pour réduire l’empreinte environnementale de la filière boue.

  • Le lit de séchage (et séchage solaire). Il s’agit ici de placer les boues sur une surface drainante en vue de les déshydrater. Lorsque ces lits de séchages sont mis soous serre, ma déshydratation des boues produites par évaporation naturelle s’accélère grâce à l’exposition aux rayons du soleil, on parle alors de séchage solaire.

D’autres variantes existent pour ne pas dépendre des conditions climatiques comme les lits de séchages à macrophytes.

La stabilisation des boues

Cette étape permet de réduire au maximum la teneur des boues en matières organiques fraîches afin de les rendre le moins fermentiscibles possibles et donc de réduire les mauvaises odeurs.

Ce traitement n’est possible que sur les boues mixtes fraîches ou sur les boues secondaires.

Il existe 3 techniques de stabilisation des matières organiques :

  • La stabilisation biologique:
    • La stabilisation aérobie (en présence d’oxygène) sert essentiellement à transformer les boues en compost pour une utilisation agricole.
    • La stabilisation anaérobie (sans oxygène), également appelée « méthanisation », permet de transformer les boues en biogaz et de valoriser ce biogaz sous forme de chaleur, d’électricité, de combustible ou encore de carburant.
  • La stabilisation chimique: elle consiste à neutraliser l’activité biologique des boues en vue de réduire la teneur des boues en matières organiques. Pour cela, les boues sont mélangées à de la chaux (chaux vive ou chaux éteinte) dont les doses sont calculées en fonction du taux de siccité des boues. Cette technique de stabilisation ne peut se faire qu’après déshydratation des boues. On parle alors d’hygiénisation des boues.
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Nathalie Davoisne

Nathalie Davoisne est responsable des Relations extérieures, Médias et Études au Centre d'Information sur l'Eau.

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