Brevet FR2763257A1 — publié le 19981120

PROCEDE DE TRAITEMENT DES BOUES D'EPURATION, INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET PRODUIT VALORISE AINSI OBTENU. La présente invention concerne un procédé de traitement des boues résiduaires de stations d'épuration, ces boues étant brutes ou ayant préalablement subi un pré-traitement à la chaux et/ou une phase de mélange avec un autre composant. II existe actuellement en France plus de 12000 stations d'épuration urbaines qui produisent 9 millions de tonnes de boues brutes et environ 865 000 tonnes de MS (Matières Sèches). Mille habitants génèrent 73000 m3 d'eaux usées par an qui produisent après épuration 365 m3 de résidus organiques sous forme de boues qui doivent être valorisées ou éliminées. Le tonnage européen est actuellement de 6 millions de tonnes de matières sèches. La progression de cette quantité est certaine. Elle est estimée à 1,3-1,5 million de tonnes en 2002 -2005 Actuellement la destination des boues issues des stations d'épuration est la suivante: 15-20 % du tonnage MS en incinération 30 % du tonnage MS mis en décharge 50 -55 % du tonnage MS en épandage Les prévisions à l'horizon 2002 vont vers le maintien de l'épandage et vers une augmentation de l'incinération en mélange avec les ordures ménagères. La Loi de juillet 1992 prévoit que seuls les déchets ultimes pourront être admis en décharge. Des études faites démontrent que l'incinération directe n'est rentable que si la station d'épuration qui génère les boues est proche de l'unité d'incinération parce que le coût de transport des boues est élevé. D'autre part le pouvoir calorifique des boues d'épuration est semblable à celui des ordures ménagères si elles ont un taux de matières organiques d'au moins 40 % et une siccité comprise entre 15 et 40 %. Toutefois, I'incinération directe est difficile et consommatrice d'énergie si les boues ne sont pas prétraitées, notamment séchées et démottées. En ce qui consiste la mise en décharge, la seule condition imposée est la valeur de la siccité qui doit être inférieure à 30%. A partir de juillet 2002, les boues ne seront plus considérés comme des déchets ultimes et leur mise en décharge sera interdite La valorisation agricole est soumise à des réglementations très strictes qui sous-entendent la production de boues de bonne qualité pour lesquelles les nuisances olfactives sont minimisées, la teneur en éléments traces métalliques ou organiques est contrôlée et la composition en éléments fertilisants est régulée. L'une des solutions qui tend à se répandre pour assurer ce prétraitement des boues en vue de leur valorisation agricole consiste à faire un malaxage des boues avec de la chaux. La technique présente les avantages suivants: - gain en siccité, - apport minéral (calcique pour sols acides), - apport organique sous la forme d'éléments fertilisants, - réaction de mélange exothermique (1177 KJ/Kg CaO), - suppression de l'odeur des boues, - insolubilisation des métaux lourds, - destruction de germes pathogènes et des parasites. Néanmoins, ce traitement ne résout pas les problèmes de manutention, de transport, de dosage précis lors du mélange de la boue brute ou de la boue chaulée avec des substances fertilisantes, de l'épandage, de la dissolution des composants après l'épandage etc. La présente invention se propose d'apporter une solution efficace à l'ensemble de ces problèmes et de fournir un procédé et une installation capables de valoriser de façon rentable les boues résiduaires issues des stations d'épuration. Ce but est atteint par le procédé selon l'invention caractérisé en ce que l'on procède à une phase de démottage suivi d'une phase d'humidification et/ou de séchage en vue d'ajuster le taux d'humidité des boues brutes ou du mélange de boues brutes avec ledit autre composant, puis à un compactage et à une agglomération de ces boues brutes ou de ce mélange de boues brutes avec ledit autre composant par forçage à travers une série de perforations de section déterminée ménagées dans les parois du tambour d'un pelletiseur. Selon une première mode de réalisation préféré de ce procédé, I'on effectue ledit forçage à travers les perforations au moyen d'au moins un rouleau cylindrique qui roule sur la paroi intérieure dudit tambour du pelletiseur en repoussant lesdites boues ou ledit mélange à travers lesdites perforations. Selon une première forme de réalisation de ce procédé, I'on entraîne ledit tambour en rotation autour de son axe et l'on maintient ledit rouleau cylindrique fixe par rapport au tambour du pelletiseur. Selon une deuxième forme de réalisation de ce procédé, I'on entraîne ledit rouleau cylindrique en rotation autour de l'axe du tambour du pelletiseur et l'on maintient le tambour fixe par rapport à son axe. D'une manière particulièrement avantageuse, I'on entraîne ledit tambour en rotation autour de son axe dans un sens de rotation et l'on entraîne ledit rouleau cylindrique en rotation autour de l'axe du tambour du pelletiseur en sens contraire. Ce but est également atteint par l'installation pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de démottage comportant au moins un démotteur, un dispositif d'humidification et un dispositif de séchage comportant un four rotatif en vue d'ajuster le taux d'humidité des boues brutes ou du mélange de boues brutes avec ledit autre composant, ainsi qu'un équipement de compactage et d'agglomération de ces boues brutes ou de ce mélange de boues brutes avec ledit autre composant par forçage à travers une série de perforations de section déterminée ménagées dans les parois d'un tambour d'un pelletiseur. D'une manière préférentielle, lesdits moyens pour procéder audit compactage et à ladite agglomération comportent au moins un rouleau cylindrique agencé pour rouler sur les parois intérieures dudit tambour du pelletiseur. Selon un mode de réalisation, ledit tambour du pelletiseur est rotatif et ledit rouleau cylindrique est fixe. Selon un autre mode de réalisation, ledit tambour du pelletiseur est fixe et ledit rouleau cylindrique est rotatif autour de l'axe du tambour. D'une manière particulièrement avantageuse, I'installation comporte plusieurs rouleaux cylindriques agencés pour rouler sur la paroi intérieure dudit tambour du pelletiseur. Afin de permettre de traiter les boues résiduaires des stations d'épuration directement sur le site, lesdits moyens de démottage, le dispositif d'humidification et le dispositif de séchage ainsi que l'équipement de compactage et d'agglomération sont, de préférence, montés sur au moins une plate-forme agencée pour être attelée à un véhicule tracteur. De cette manière, le traitement peut être effectué directement à proximité du site de production des boues, sans transport coûteux et délicat en raison des nuisances olfactives en particulier. Afin de permettre une mise en oeuvre rapide et efficace du procédé, ladite plate-forme porte avantageusement une unité centrale de commande pour piloter l'ensemble des opérations pour la mise en oeuvre du procédé. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une forme de réalisation préférée de l'installation selon l'invention et du procédé pour la mise en oeuvre de cette installation, et en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente une vue schématique d'une première forme de réalisation de l'installation selon l'invention, et les figures 2A, 2B et 2C représentent des vues schématiques partielles d'une autre forme de réalisation de l'installation selon l'invention. En référence à la figure 1, I'installation 10 selon l'invention comporte les principaux composants qui seront décrits ci-dessous. Une armoire de puissance 11 connectée à une unité centrale de commande 12 comprenant par exemple un pupitre de commande permet respectivement d'assurer l'alimentation électrique et de piloter l'ensemble des composants de l'installation. Une trémie de réception 13 de la boue brute séchée ou prétraitée déverse cette matière sur des moyens de démottage comportant par exemple un démotteur 14 destiné à casser les mottes en particules plus ou moins homogènes. Un dispositif d'humidification 15 comprenant au moins une rampe d'humidification peut être associée à cet équipement pour assurer un taux d'humidité approprié pour le traitement ultérieur. Une vis sans fin 16 amène ces matériaux dans un deuxième démotteur plus fin 17 d'où une vis sans fin 18 le transfère dans un dispositif de séchage comprenant par exemple un four rotatif 19 pourvu d'un brûleur 20, par exemple un brûleur à gaz ou à fuel. Du four rotatif, les particules de boues brutes ou de mélange sont véhiculées au moyen d'une vis sans fin 21 dans une trémie doseuse 22 qui les déverse dans un pelletiseur 23. Le cas échéant, une rampe d'humidification peut être interposée entre le four de séchage et le pelletiseur afin d'assurer une humidification appropriée des boues pour permettre leur agglomération sous forme de granulés. Cette rampe peut projeter de l'eau ou d'autres substances telles que des huiles usagées ou similaires pour augmenter le pouvoir calorifique des granulés s'ils sont destinés à la combustion. Le pelletiseur 23 est constitué d'un tambour rotatif dont la paroi latérale est perforée, et qui contient au moins un rouleau agencé pour rouler à l'intérieur de cette paroi latérale et pour forcer les particules à travers les perforations et constituer des granulés de forme sensiblement cylindrique, appelés des pellets . Ces granulés peuvent avoir des diamètres plus ou moins grands selon la taille des perforations de la paroi du tambour. Leur longueur est également variable en fonction de divers paramètres tels que la vitesse de rotation du tambour ou des rouleaux intérieurs notamment. De préférence, le pelletiseur comporte plusieurs rouleaux centraux, par exemple trois, qui tournent en roulant à l'intérieur de la paroi latérale du tambour rotatif. Dans la pratique, le tambour peut être seul rotatif et les rouleaux fixes sur l'axe du tambour. Selon une autre forme de réalisation, le tambour peut être fixe et les rouleaux rotatifs. Selon une variante, le tambour et les rouleaux sont rotatifs, de préférence en sens inverse. A la sortie du pelletiseur, les granulés de boue brute ou de mélange aggloméré sous l'effet du forçage à travers les perforations de la paroi du tambour, sont évacués par une vis dans fin 24 et déversés dans un silo 25. Les figures 2A, 2B et 2C représentent une variante dans laquelle les composants précédents sont montés sur trois plates-formes sur roues 30, 40 et 50 qui sont destinées à être attelées à des véhicules tracteurs, pour pouvoir être disposés à proximité d'un site de production, de traitement ou de collecte des boues, en vue de leur granulation. Pour une petite installation, tous les composants pourraient être disposés sur une même plate-forme. Dans l'exemple représenté l'installation est placée sur trois plates-formes distinctes. Les granulés ainsi réalisés peuvent être utilisés à des fins d'épandage, comme engrais ou comme additifs à d'autres engrais naturels ou chimiques. Leur présentation à l'état de granulés pouvant être aisément dosés ou conditionnés constitue un des principaux avantages du procédé. En effet les boues d'épuration sont difficiles à manipuler en vrac. Une autre application qui peut être envisagée est l'utilisation de ces boues comme matériaux combustibles. Ils peuvent être utilisés tels quels ou préparés avec des additifs qui permettent d'augmenter leur pouvoir calorifique. II s'agit en particulier de sciure de bois ou de fragments de matières plastiques broyées ou déchiquetées ou de tout autre matériau adéquat. Dans ce cas, ils peuvent trouver un intérêt dans des cimenteries, des hauts-fourneaux ou des centres d'incinération. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toute variante ou modification évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement des boues résiduaires de stations d'épuration, ces boues étant brutes ou ayant préalablement subi un pré-traitement à la chaux et/ou une phase de mélange avec un autre composant, caractérisé en ce que l'on procède à une phase de démottage suivi d'une phase d'humidification et/ou de séchage en vue d'ajuster le taux d'humidité des boues brutes ou du mélange de boues brutes avec ledit autre composant, puis à un compactage et à une agglomération de ces boues brutes ou de ce mélange de boues brutes avec ledit autre composant par forçage à travers une série de perforations de section déterminée ménagées dans les parois du tambour d'un pelletiseur (23). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue ledit forçage à travers les perforations au moyen d'au moins un rouleau cylindrique qui roule sur la paroi intérieure dudit tambour du pelletiseur (23) en repoussant les fragments individuels à travers lesdites perforations. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on entraîne ledit tambour en rotation autour de son axe, et en ce que l'on maintient ledit rouleau cylindrique fixe par rapport au tambour du pelletiseur (23). 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on entraîne ledit rouleau cylindrique en rotation autour de l'axe du tambour du pelletiseur (23), et en ce que l'on maintient le tambour fixe par rapport à son axe. 5.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on entraîne ledit tambour en rotation autour de son axe dans un sens de rotation, et en ce que l'on entraîne ledit rouleau cylindrique en rotation autour de l'axe du tambour du pelletiseur (23) en sens contraire. 6.- Installation pour le traitement des boues résiduaires de stations d'épuration, ces boues étant brutes ou ayant préalablement subi un prétraitement à la chaux et/ou une phase de mélange avec un autre composant, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de démottage comprenant au moins un démotteur (14) pourvu d'un dispositif d'humidification (15), un dispositif de séchage comprenant un four rotatif (19) en vue d'ajuster le taux d'humidité des boues brutes ou du mélange de boues brutes avec ledit autre composant, ainsi qu'un équipement de compactage et d'agglomération de ces boues brutes ou de ce mélange de boues brutes avec ledit autre composant par forçage à travers une série de perforations de section déterminée ménagées dans les parois du tambour d'un pelletiseur (23). 7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens pour procéder audit compactage et à ladite agglomération comportent au moins un rouleau cylindrique agencé pour rouler sur les parois intérieures dudit tambour de ce pelletiseur (23). 8.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit tambour du pelletiseur (23) est rotatif, et en ce que ledit rouleau cylindrique est fixe. 9.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit tambour est fixe, et en ce que ledit rouleau cylindrique est rotatif autour de l'axe du tambour dudit pelletiseur (23). 10.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs rouleaux cylindriques agencés pour rouler sur la paroi intérieure dudit tambour dudit pelletiseur (23). 11.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que moyens de démottage, le dispositif d'humidification (15) et le dispositif de séchage comportant le four rotatif (19) ainsi que l'équipement de compactage et d'agglomération sont montés sur au moins une plate-forme (30,40,50) agencée pour être attelée à un véhicule tracteur. 12.- Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite plateforme (30,40,50) porte en outre une unité centrale de commande (12) pour piloter l'ensemble des opérations pour la mise en oeuvre du procédé. 13.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif démotteur et au moins un dispositif d'humidification contrôlée des boues brutes ou du mélange. 14.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un four rotatif (19) de séchage des boues brutes ou du mélange.