Brevet FR2414024A1 — publié le 19790803

Ltinvention concerne un procédé pour traiter et stériliser des boues de clarification avec apport de CaO. Les eaux résiduaires, en particulier les eaux domestiques nais aussi les eaux résiduaires agricoles telles que le purin provenant d'un élevage de bestiaux, se présentent en quantités de plus en plus grandes. Leur élimination pose constamment des problèses sérieux. Tandis qu'on se contentait pratiquement souvent d'éliminer les eaux résiduaires sur des champs d'épandage, de tels procédés ne sont plus guère utilisables pour les grandes quantités d'eaux résiduaires qui se présentent et aussi à cause des pollutions de 1' environnement. On est donc conduit à traiter suffisamment les eaux résiduaires dans des installation s de clarification pour pouvoir ne rejeter à l'environnement qu'une eau qui soit débarrassée de corps nuisibles en ayant une teneur très faible en matière sèche et qui ne puisse ainsi aboutir à de nouvelles pollutions de l'équilibre biologique. Les corps nuisibles et les corps solides enlevés des eaux résiduaires se présentent alors aussi en grandes quantités sous forme de boues primaires (non fermentées), de boues secondaires (fermentées) ou de mélanges de boues primaires et de boues secondai- res. L'élimination de ces boues de clarification pose de grands problèmes. Selon un procédé connu, les boues de clarification sont déversées dans des tours de fermentation dans lesquelles peut s'effectuer une dégradation biologique dans les meilleures condi tisons. Ce procédé présente l'inconvénient que, pour#accélérer la dégradation biologique en vue d'éviter de grandes capacités de tours de fermentation, il faut fournir de I énergie thermique et que l'implantation des installations impose des fortes dépenses d'investissement. Les boues de clarification, en particulier celles provenant de grandes collectivités, doivent donc etre éliminées d'une autre façon. En dehors de la combustion des boues de clarification dans des installations d'incinération qui entrainent des dépenses d'in vestissement de tordre de 40 millions de francs et imposent en outre de fortes dépenses courantes d'entretien, on connaît la décharge dans des fosses en dehors de zones à forte densité de population. Comme dans le cas des décharges d'ordures, les boues de clarftication restent dans les fosses creusées plusieurs années avant leur décomposition.Un tel procédé entraine une grave pollution de l'envirotnnement parce qu'entre autres inconvénients les boues de clarification sont le siège d'une accumulation de bac téries telles que des salmonelles et des colibactéries. Selon un autre procédé, les boues de clarification provenant des tours de fermentation ou d'épaississeurs sont soumises à un traitement complémentaire. Celui-ai effectue une extraction d'une certaine fraction de la teneur en eau avec addition de floculants et utilise des centrifugeurs et/ou des presses à bandes filtrantes et/ou des filtres-presses et/ou d'autres équipements de filtration. La proportion de matière sèche est ainsi élevée de 3 à 18-35 % environ0 On obtient une teneur en matière sèche d'environ 18 % avec des décanteurs et on obtient dans des filtres à bandes des teneurs allant jusqu'à 35 % environ dans des conditions optimales des boues à traiter. Ces proportions de matière sèche ne suffisent pas cependant pour un déversement sur des décharges d'ordures cou ranges. Pour la décharge de boues de clarification épaissies, il faut disposer par conséquent de décharges appropriées qui entrat- nent des dépenses supplémentaires. Les boues de clarification provenant des tours de fermentation ou-des épaississeurs complémentaires sont en partie désin fectées dans des installations de stérilisation. Gela s'effectue par#uffage. Il y a alors cet inconvénient que, pour l'opération de chauffage, de grandes quantités d'énergie sont nécessaires. En outre ce procédé réclame des technologies et des équipements cot- teux qui entrassent des dépenses considérables.Il reste alors encore cet inconvénient que la stérilisation ne se maintient pas longtemps parce que les boues refroidies constituent vite un terrain de culture favorable pour les bactéries, les champignons, etc ... qui sont toujours présents dans flair et le sol et qui provoquent une nouvelle prolifération dans les boues de clarification. LJélimination de germes pathogènes dans les boues de clarification n1 exclut pas d'autres facteurs de pollution pour l'environnement. Ainsi, une grave pollution de ltenvirounement résulte d'une acidification excessive du sol quand de grandes quantités de boues de clarification sont répandues sur des surfaces utilisées pour l'agriculture. En outre, il y a pollution par les odeurs. Le pue du sol s'abaisse et le sol s'acidifie, de sorte que pour ces surfaces on ne peut plus parler de surfaces d'utilisation agricole. On connait déjà aussi un procédé dans lequel les boues déchargées dans des bassins de décantation sont reprises par pente naturelle ou par pompage des boues et sont mélangées à de la chaux vive - à 6 parties de chaux calcinée environ pour i00 parties de boues de clarification semi-fluides. Les boues de clarification sont ensuite débarrassées de la plus grande partie de leur eau à l'aide de filtres-presses. Ce procédé présente l'inconvénient que l'addition de chaux se fait à des boues semi-fluides, de sorte qu'illaut de si grandes quantités de chaux que le procédé n'est pas économique. De plus, on ne doit pas connaître de filtres-presses qui puissent traiter des mélanges présentant une teneur en chaux aussi élevée. L'invention a pour but de proposer pour le traitement de boues de clarification un procédé permettant une élimination économique des boues de clarification sans pollution de ltenvironne- ment tout en permettant de nouvelles utilisations. On atteint ce but en ajOutant aux boues de clarification une quantité de CaO en rapport avec leur teneur en matière sèche en assurant, pour des teneurs en pourcentage au-dessous de 1Q, une proportion de la chaux et de la matière sèche qui correspond au pourcentage de la matière sèche dans les boues de clarification et, pour des teneurs au-dessus de 10, une proportion de la chaux et de la matière sèche de 1:11 à 1:25, puis en laissant réagir à l'air libre la bouillie obtenue et en obtenant, par retournement avec nouvel échauffement de la masse, un produit friable utilisable faci leent comme engrais. Par ce procédé on peut se débarrasser des boues en se dispen sant d'utiliser des installations d'incinération, des centrifugeurs et des installations de stérilisation. L'invention donne encore cet avantage particulier que l'addition de CaO aux boues épaissies est maintenue à un très faible niveau de sorte que, comme l'ont montré des recherches scientifiques, on obtient une possibilité d'utilisation économique inconnue jusqu'à présent dans le cas de l'emploi de CaO et des boues de clarification. On a établi que, pour une teneur en matière sèche (MS) des boues de#clarification au-dessous de 1Q %, comme cela se présente avec l'emploi de sacs filtrants, il convient d'établir un rapport entre la chaux et la matière sèche qui correspond au pourcentage de la matière sèche dans les boues de clarification0 Si par exemple la teneur en matière sèche des boues de clarification est de 9 %, on choisira un rapport de la chaux à la matière sèche de 1:9. Pour des teneurs en matière sèche des boues de clarificati z supérieures à 10 %, on choisira un rapport de la chaux à la matière sèche de 1:11 à 1 :25. Le choix des rapports du mélange dans l'intervalle de 1:11-à 1:25 dépend de diverses conditions. En premier lieu il convient de tenir compte des données locales des équipements de clarification, en particulier de leur capacité d'encombrement. avec des rapports de mélange extrêmes, la durée de réaction peut être écourtée et le mélange de chaux et de boues peut être évacué plus rapidement. De plus, il faut tenir compte des demandes de l'agriculture pour la qualité d'engrais du produit final. Si par exemple on mélange des boues à 18 % de MS avec 8 % de chaux (1:12,5) le produit final est bien plus vite sec, stabilisé, stérilisé et stockable que dans le cas d'une addition de 4 % de CaO (1:25). Pour obtenir une qualite d'engrais optimale, il convient de rechercher l'obtention d'un mélange de chaux et de boues dans lequel la teneur en CaO est aussi faible que possible. Cela est justifié par le fait-que CaO et l'azote ammoniacal sontd#ficilement miscibles, de sorte qu'avec-une plus grande quantité de chaux, la teneur en azote des boues est trop abaissée. La courbe représentée au dessin annexé montre le rapport de mélange entre CaO (1 à 20 %) et les boues de clarification (avec des teneurs en matiere sèche entre 5 et 35*). Après que le mélange de chaux et boues quitte le dispositif de mélangeage encore à l'état de bouillie, le mélange est reçu par une bande transporteuse. La réaction, commencée lors du mélange de CaO avec les boues dans lesquelles la chaux non éteinte se trouve éteinte par les particules d'eau des boues de clarification, se poursuit pendant cette évacuation et atteint son maximum avec l'obtention de températures entre 5Q et 12O0C#iron. Le mélange de chaux et de boues se décompose sous l'action de l'air en atteignant un pH allant jusqu'à 12.Sous l'action de la température atteinte et de la valeur de pH allant jusqu'à 12, 11 attaque aboutit à une stérilisation complète du mélange, csest-å-dire que tous les germes pathogènes contenus dans les boues sont tues. De plus, les corps malodorants nuisibles, contenus dans les boues de clariSica- tion, tels que par exemple H2S et les albumines sont détruits. La matière sèche qui se forme ne peut plus rentrer en fermentation de sorte qu'il n'y a pas un nouveau dégagement d'odeurs. Un autre avantage de cette stérilisation consiste en ce qu'en m & e temps tous les germes de plantes contenus dans les boues de clarification sont tués, ainsi l'épandage de l'engrais dans les surfaces de culture n'entrasse pas un envahissement de plantes nuisibles comme c'est le cas avec l'application de boues de clarification non traitées. Pour obtenir un engrais de grande valeur, le mélange est retourné dans une dernière opération, c'estlàcdise qu'il est entaslé en un autre lieu. De l'air est ainsi fourni au mélange de chaux et de boues en permettant une réaction complète de la chaux, On obtient encore des augmentations de la température allant åusqu'à une température de 500 C environ, ce qui favorise une nouvelle évaporation d'eau de sorte qu'on obtient finalement un produit friable. La durée de la réaction décrite est dans des conditions moyennes de 2 à 3 3ours pour le premier entassement du mélange de chaux et de boues après le dispositif mélangeur et, après le retournement du mélange, la durée de réaction est encore de 2 à 3 jours. On utilise de préférence une chaux vive finement calcinée avec une-teneur de 90-95 ffi en CaO. On a cependant reconnu que pour l'agriculture une chaux vive à environ 80 % suffit encore pour stabiliser le purin d'un élevage de bestiaux et pour le rendre inodore. Par opposition au traitement dans des clarificateurs, on peut attribuer ici moins d'importance à la question de la stérilisation du mélange qui intervient. Selon une autre application de l'invention, la qualité d'engrais peut encore etre augmentée par un dépôt du mélange de chaux et de boues pendant une longue durée de deux à quatre mois. Par l'addition de chaux dans la masse sèche et l'admission d'air, il y a une nouvelle vie dans le mélange déchargé par prolifération de micro-organismes, de sorte que la matière sèche du mélange se décompose. Le produit final obtenu, sec et friable, peut titre utilisé comme engrais complet. Il n'y a pas alors dXacidification du sol comme on l'observe en utilisant comme engrais le purin0 Le traitement de boues de clarification trouvé par le choix de rapports de mélange optimaux en combinaison avec des modes opératoires determinés permet, en plus de l'élimination économique et non polluante des boues de clarification, en particulier de celles provenant des eaux résiduaires domestiques, d'offrir une application avantageuse du mélange de chaux et de boues comme engrais de valeur en agriculture0 L'invention permet aussi un procédé de recyclage avantageux. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement et la stérilisation de boues de clarification avec apport de CaO, caractérisé par le fait qu'on ajoute aux boues de clarification une quantité de CaO en rapport avec leur teneur en matière sèche en assurant, pour des teneurs en pourcentage an-dessous de 10, une proportion de la chaux et de la matière sèche qui correspond an pourcentage de la matière sèche dans les boues de clarification et, pour des teneurs en pourcentage audessus de 10, une proportion de chaux et de matière sèche de 1:11 à 1:25 puis qu'on laisse réagir à l'air libre la bouillie ainsi obtenue et que par retournement avec un nouvel échauffement de la masse on obtient un produit friable facilement utilisable comme engrais. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise de la chaux calcinée non éteinte à 80 jusqu'à 95 5' environ. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on soumet le produit obtenu à un repos pendant une durée de deux à quatre mois pour augmenter la qualité de ltengrais.