Brevet FR2883280A1 — publié le 20060922

L'invention concerne le domaine du traitement des boues issues des effluents urbains industriels ou mixtes. Le traitement des boues inclut généralement une étape de déshydratation des boues qui permet d'extraire de l'eau contenue dans les boues de manière à réduire au maximum le volume occupé par ces boues et accroître leur siccité. On connaît des installations de traitement comprenant un lit de séchage destiné à être recouvert de boues à traiter. Le lit de séchage est généralement formé de couches de sable et de graviers permettant la percolation et le drainage d'une partie de l'eau contenue dans les boues. Ces installations ont pour fonction dans un premier temps d'égoutter les boues à traiter et, dans un deuxième temps, de sécher les boues. Ce séchage reste fortement soumis aux aléas climatiques. Un inconvénient de ce type d'installations est que le ramassage des boues séchées après traitement est difficile. En effet, les boues ont tendance à se mêler aux couches de sable du lit de séchage. Ainsi l'enlèvement des boues séchées est une opération délicate qui doit être réalisée de manière manuelle par un opérateur. En outre, au cours de l'enlèvement des boues séchées, l'opérateur prélève nécessairement une partie du sable mêlé aux boues. C'est pourquoi, il est nécessaire de reconstituer le lit de séchage par un apport de sable neuf. Par ailleurs, les boues à traiter ont tendance à s'agglomérer en formant une couche imperméable qui colmate le lit de séchage et empêche la percolation de l'eau. C'est pourquoi, ces installations ne permettent de traiter qu'un volume de boues par unité de surface, limité. On connaît également des installations de traitement par Rhizophytes (proposées par la société SAUR). Ces installations comprennent un lit de séchage destiné à être recouvert de boues à traiter. Le lit de séchage inclut des couches de sable et de graviers plantées de macrophytes (roseaux). Les macrophytes forment un réseau de racines qui drainent les eaux issues des boues à traiter, favorisent la colonisation du massif par les bactéries et évitent le colmatage du lit de séchage. Les macrophytes contribuent ainsi à améliorer le rendement de ces installations. Un but de l'invention est de proposer un procédé de traitement des boues qui facilite la récupération des boues séchées. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une installation de traitement de boues comprenant un lit de séchage destiné à être recouvert de boues à traiter, le lit de séchage comprenant une couche drainante à travers laquelle de l'eau issue des boues peut percoler, caractérisée en ce que le lit de séchage comprend également une première toile s'étendant sur la couche drainante et destinée à être disposée entre les boues à traiter et la couche drainante. La toile permet d'éviter que les boues séchées ne soient mêlées à la couche drainante. La toile facilite ainsi la récupération des boues après 15 traitement. L'installation peut présenter les caractéristiques suivantes: - la première toile est poreuse pour permettre à l'eau issue des boues de s'écouler à travers la première toile, - l'installation comprend en outre des moyens mécaniques adaptés pour déplacer la première toile par rapport à la couche drainante, - les moyens mécaniques comprennent un rouleau sur lequel la première toile peut être enroulée, - les moyens mécaniques comprennent des moyens d'entraînement adaptés pour entraîner le rouleau en rotation, - l'installation comprend des moyens pour récupérer les boues séchées entraînées par la première toile lors de son déplacement, - les moyens pour récupérer la boue séchée comprennent une racle destiné à venir en contact avec la première toile lorsque la toile est déplacée par rapport à la couche drainante, - le lit de séchage comprend une deuxième toile s'étendant entre la première toile et la couche drainante, - la deuxième toile est poreuse pour permettre à l'eau issue des boues de s'écouler à travers la deuxième toile, - la deuxième toile est fixe par rapport à la couche drainante, - la première et la deuxième toiles sont poreuses, la deuxième toile présentant une porosité plus importante que la première toile, - l'installation comprend en outre une serre s'étendant au-dessus du 5 lit de séchage, - l'installation comprend des moyens de ventilation adaptés pour générer une circulation de l'air autour des boues à traiter, - l'installation comprend des moyens d'alimentation adaptés pour amener des boues à traiter sous forme liquide en vue de recouvrir la 10 première toile de boues, - l'installation comprend en outre des moyens pour floculer les boues à traiter avant de recouvrir la première toile avec les boues, - l'installation comprend plusieurs lits de séchage, L'invention propose en outre un procédé de traitement de boues 15 comprenant les étapes consistant à : - recouvrir un lit de séchage de boues à traiter, le lit de séchage comprenant une couche drainante, laisser reposer les boues de manière à ce que de l'eau issue des boues percole à travers la couche drainante, caractérisé en ce que le lit de séchage comprend une première toile s'étendant sur la couche drainante et disposée entre les boues à traiter et la couche drainante. Le procédé peut présenter les caractéristiques suivantes: - la première toile est poreuse pour permettre à l'eau issue des 25 boues de s'écouler à travers la première toile, - le procédé comprend en outre l'étape consistant à déplacer la première toile par rapport à la couche drainante, - l'étape consistant à déplacer la première toile comprend l'étape consistant à enrouler la première toile sur un rouleau, - le rouleau est entraîné en rotation par des moyens mécaniques d'entraînement, - le procédé comprend en outre l'étape consistant à récupérer les boues séchées entraînées par la première toile lors de son déplacement, - l'étape consistant à récupérer les boues séchées comprend l'étape consistant à racler la boue séchée sur la première toile à mesure que la première toile est déplacée par rapport à la couche drainante, - le lit de séchage comprend une deuxième toile s'étendant entre la 5 première toile et la couche drainante, - la deuxième toile est poreuse de sorte que l'eau issue des boues s'écoule à travers la deuxième toile, - la deuxième toile est maintenue fixe par rapport à la couche drainante, - la première et la deuxième toiles sont poreuses, la deuxième toile présentant une porosité plus importante que la première toile, - une serre s'étend au-dessus du lit de séchage, - de l'air est entraîné en circulation autour de la boue à traiter par des moyens de ventilation, - le procédé comprend l'étape consistant à amener des boues à traiter sous forme liquide via des moyens d'alimentation et recouvrir la première toile de boues, - le procédé comprend en outre l'étape consistant à floculer les boues à traiter avant de recouvrir la première toile avec les boues, 20 - plusieurs lits de séchage sont utilisés en parallèle, -le procédé comprend les étapes consistant à appliquer à plusieurs lits de séchage les étapes définies précédemment de manière décalée dans le temps. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la 25 description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1, constituée des figures partielles 1A. 1B et 1C, représente une installation de traitement conforme à un mode de réalisation possible de l'invention, en vue de côté et en coupe selon une direction longitudinale de l'installation, - la figure 2, constituée des figures partielles 2A, 2B et 2C, représente l'installation de traitement en vue de dessus, - la figure 3 représente l'installation de traitement en vue de côté et en coupe selon une direction transversale de l'installation, - les figures 4 à 10 illustrent de manière schématique les différentes étapes d'un procédé de traitement conforme à un mode de mise en oeuvre 5 de l'invention. L'installation de traitement représentée sur les figures 1 à 3 comprend un bassin 10 comprenant des bords 12 en béton et un fond 11 formé d'une toile en géotextile étanche. Le bassin 10 présente une forme générale rectangulaire ayant une longueur de 20 mètres et une largeur de 5 mètres. Le bassin 10 est agencé de sorte que le fond 11 est incliné par rapport à l'horizontale et présente une pente dans la direction longitudinale du bassin d'environ 5 millimètres par mètre. Le bassin 10 est muni de drains 13 disposés sur le fond 11 et s'étendant selon une direction longitudinale du bassin 1. Les drains 13 sont par exemple formés par des tubes perforés en PVC enrobés d'un géotextile perméable et présentant un diamètre d'environ 10 centimètres. Les drains 13 convergent vers un réseau de collecte des eaux de percolation (non représenté). Le bassin 10 contient un lit de séchage 20 formé par la superposition d'une couche de graviers 21, d'une couche de sable 22, d'une toile fixe 23 et d'une toile mobile 24. La couche de graviers 21 est disposée sur le fond 11 du bassin 10 et présente une épaisseur de l'ordre de 30 centimètres. La couche de sable 22 s'étend sur la couche de graviers 21 et présente une épaisseur de l'ordre de 20 centimètres. La toile fixe 23 s'étend sur toute la surface supérieure de la couche de sable 22. La toile mobile 24 s'étend sur toute la surface supérieure de la toile fixe 23. Les toiles fixe 23 et mobile 24 sont des toiles poreuses perméables à I"eau formées en un matériau polymère tel que du chlorure de polyvinyle (PVC) ou du polyéthylène haute concentration (PEhd). La toile fixe 23 est par exemple une géogrille, utilisée couramment pour renforcer les sols lors de travaux routiers. La toile fixe 23 est fixée le long de chacun de ses bords 25 aux bords en béton 12 du bassin 10. La toile mobile 24 est par exemple une toile de type brise vent couramment utilisée dans le domaine de l'agriculture. La toile fixe 23 présente une porosité plus importante que la toile mobile 24. La toile fixe 23 comprend des pores présentant des dimensions de l'ordre de 10 à 30 millimètres tandis que la toile mobile 24 comprend des pores présentant des dimensions de l'ordre de 2 à 20 millimètres. L'installation comprend en outre une aire de récupération 40 formée d'une plateforme en béton s'étendant d'un côté transversal du bassin 10. (figures 1A et 2A). L'aire de récupération présente des dimensions de l'ordre de 6 mètres par 4 mètres. L'installation comprend un rouleau 30 s'étendant à côté du bassin, le long du bord transversal du bassin 10 au-dessus de l'aire de récupération 40. La toile mobile 24 est fixée le long d'un premier bord transversal au rouleau 30. Le rouleau 30 peut être mis en rotation par des moyens d'entraînement sous la forme d'un moteur électrique 31. Par ailleurs, la toile 24 est munie sur un deuxième bord transversal d'un raidisseur 26 sous la forme d'une tige métallique rigide s'étendant sur toute la largeur de la toile 24 (figures 1C et 2C). L'installation comprend un treuil 50 disposé d'un côté transversal du bassin opposé au côté le long duquel s'étend le rouleau 30. Le treuil 50 comprend un tambour 51 et un moteur électrique 52 débrayable apte à entraîner le tambour 51 en rotation. Le treuil 50 comprend également un câble 52 relié au raidisseur 26 et apte à être enroulé autour du tambour 51 lorsque le tambour 51 est entraîné en rotation par le moteur électrique 52. Dans une variante, le teruil 50 peur être un treuil manuel. L'installation comprend des moyens d'amenée des boues à traiter comprenant des tuyauteries 70 débouchant au dessus de la toile mobile 24 (figures 1B et 2B). L'installation comprend en outre une serre 60 de type tunnel , s'étendant au dessus de l'aire de récupération 40 et du bassin 10 contenant le lit de séchage 20. La serre 60 comprend des moyens de ventilation adaptés pour faire circuler de l'air entre l'extérieur et l'intérieur de la serre 60.. On va maintenant décrire les différentes étapes d'un procédé de traitement de boues liquides utilisant l'installation de traitement. Selon une première étape de traitement, les boues liquides sont floculées. A cet effet, un polymère est mélangé aux boues. Le polymère a pour propriété d'agréger les particules en suspension contenues dans la boue pour former et/ou accroître la taille des flocons. Les boues floculées présentent alors une concentration comprise 10 entre environ 2 et 30 grammes de matières séches par litre. Selon une deuxième étape illustrée sur la figure 4, les boues floculées sont amenées par les tuyauteries d'amenée 70. Les boues floculées sont déversées sur la toile mobile 24 et se répartissent sur toute la surface de la toile mobile 24. La durée de cette deuxième étape, ainsi que l'épaisseur de la boue (1) floculée déversée, dépendent de la concentration initiale des boues liquides à traiter. Selon une troisième étape représentée sur la figure 5, les boues floculées sont égouttées. A cet effet, on laisse reposer les boues 1 de manière à ce qu'une partie de l'eau qu'elles contiennent percole à travers le lit de séchage 20. L'eau percole successivement à travers la toile mobile 24, la toile fixe 23, la couche de sable 22 et la couche de graviers 21 (flèches 2) et s'écoule vers le réseau de collecte par les drains 13 (flèches 3). Les boues 1 s'égouttent jusqu'à présenter une concentration d'environ 50 grammes de matières séches par litre. Selon une quatrième étape représentée sur la figure 6, les boues égouttées sont séchées. A cet effet, on laisse reposer les boues 1 pendant une durée d'environ 4 semaines. Durant cette période, les boues sont soumises simultanément à l'action de la chaleur générée par la lumière qui traverse la serre 60 (flèches 4), à l'action de la température et de l'hygrométrie de l'air présent dans la serre 60 et aux échanges entre l'air mis en circulation par les moyens de ventilation (flèches 5) et la boue 1. La conjonction de ces actions provoque l'évaporation rapide d'une partie de l'eau contenue dans les boues 1 (flèches 6). La serre 60 protège les boues des précipitations et permet un chauffage efficace des boues durant les périodes d'ensoleillement. La boue 1 est déshydratée jusqu'à présenter une concentration d'environ 500 grammes de matières séches par litre. Selon une cinquième étape représentée sur la figure 7, le treuil 50 est débrayé et on entraîne le rouleau 30 en rotation de manière translater la toile mobile 24 sur la toile fixe 23 (flèches 7). Le rouleau 30 est entraîné à une vitesse de rotation d'environ 4 mètres par minute. La toile mobile 24 est enroulée autour du rouleau 30, ce qui a pour effet de dérouler le câble 52 à partir du treuil 50. La toile fixe 23 permet de maintenir en place la couche de sable 22 pendant le déplacement de la toile mobile 24 sur le lit de séchage 20. Selon une sixième étape représentée sur la figure 8, on récupère la boue séchée. A cet effet, on enroule la toile mobile 24 autour du rouleau 30. La boue 1 séchée est entraînée par la toile mobile 24. La boue 1 tombe en contrebas du rouleau 30 (flèche 8) sur l'aire de récupération 40 en formant un amas 41. La vitesse de rotation du rouleau 30 permet à un opérateur de surveiller le déroulement de l'étape de récupération et d'interrompre la rotation du rouleau 30 en cas de problème. Une racle 32 formé d'une lame métallique s'étendant le long du rouleau 30 et en contact avec la toile mobile 24 permet de racler la boue séchée sur le rouleau 30. Selon une septième étape représentée sur la figure 9, la totalité de la boue séchée 1 a été prélevée de la toile mobile 24. L'amas 41 de boue séchée présente une hauteur d'environ 60 centimètres et une longueur d'environ 5 mètres. Il est constitué de boue séchée présentant une concentration d'environ 500 grammes par litre. Le rouleau 30 est alors débrayé et on actionne alors le treuil 50 30 pour enrouler le câble 52. Selon une huitième étape illustrée sur la figure 10, on translate la toile mobile 24 sur la toile fixe 23 (flèches 9) pour recouvrir à nouveau la toile fixe 23. A la fin de cette huitième étape, l'installation est à nouveau prête pour recevoir de la boue floculée et renouveler les étapes de traitement de la première à la huitième. Selon une neuvième étape, les boues séchées sont stockées dans 5 des alvéoles adaptées à la reprise par un engin chargeur. On notera que la première étape de floculation évite la formation d'une couche imperméable de boue. La floculation évite ainsi que la boue colmate le lit de séchage. Ainsi, le procédé de traitement permet de fournir jusqu'à 10 kilogrammes de matières sèches par mètre carré de bassin, soit quatre à cinq fois plus qu'un lit de séchage traditionnel. Le rendement de l'installation est environ 4 à 5 fois supérieur au rendement d'une installation à lit de séchage classique. Lors de la quatrième étape, la conjonction de la chaleur et de la circulation de l'air favorise l'évaporation de l'eau contenue dans les boues et 15 accélère leur séchage. Enfin, l'utilisation de la toile mobile 24 facilite la récupération des boues après traitement. A la fin de la septième étape, les boues séchées se présentent sous la forme d'un amas qui peut être facilement évacué. En particulier, les boues séchées peuvent être collectées sur l'aire de récupération par des équipements de ramassage mécanisés. On remarquera également que le procédé permet de réaliser sur une même installation l'étape d'égouttage (troisième étape) et l'étape de séchage (quatrième étape). Dans un mode de réalisation de l'invention, l'installation de traitement comprend plusieurs bassins de traitement contenant chacun un lit de séchage. Les bassins sont utilisés en parallèle de manière décalée dans le temps de manière à réaliser un roulement. Par exemple, l'installation peut comprendre quatre bassins de traitement. Chaque semaine, l'un des bassins est vidé des boues séchées qu'il contient et rempli par des boues à traiter. Le roulement dure quatre semaine. REVENDICATIONS 1. Installation de traitement de boues comprenant un lit de séchage (20) destiné à être recouvert de boues à traiter (1), le lit de séchage (20) comprenant une couche drainante (21, 22) à travers laquelle de l'eau issue des boues (1) peut percoler, caractérisée en ce que le lit de séchage (20) comprend également une première toile (24) s'étendant sur la couche drainante (21, 22) et destinée à être disposée entre les boues à traiter (1) et la couche drainante (20). 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la première toile (24) est poreuse pour permettre à l'eau issue des boues (1) de s'écouler à travers la première toile (24). 3. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant en outre des moyens mécaniques (30, 31) adaptés pour déplacer la première toile (24) par rapport à la couche drainante (21, 22). 4. Installation selon la revendication 3, dans laquelle les moyens mécaniques (30, 31) comprennent un rouleau (30) sur lequel la première toile (24) peut être enroulée. 5. Installation selon la revendication 4, dans laquelle les moyens 20 mécaniques (30, 31) comprennent des moyens d'entraînement (31) adaptés pour entraîner le rouleau (30) en rotation. 6. Installation selon l'une des revendications 3 à 5, comprenant des moyens (40, 32) pour récupérer les boues séchées (1) entraînées par la première toile (24) lors de son déplacement. 7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle les moyens (40, 32) pour récupérer la boue séchée (1) comprennent une racle (32) destiné à venir en contact avec la première toile (24) lorsque la toile est déplacée par rapport à la couche drainante (21, 22). 8. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, dans 30 laquelle le lit de séchage (20) comprend une deuxième toile (23) s'étendant entre la première toile (24) et la couche drainante (21, 22). 9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle la deuxième toile (23) est poreuse pour permettre à l'eau issue des boues de s'écouler à travers la deuxième toile (23). 10. Installation selon l'une des revendications 8 ou 9, dans laquelle la deuxième toile (23) est fixe par rapport à la couche drainante (21, 22). 11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, dans laquelle la première et la deuxième toiles (24, 23) sont poreuses, la deuxième toile (23) présentant une porosité plus importante que la première toile (24). 12. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant en outre une serre (60) s'étendant au-dessus du lit de séchage (20). 13. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant des moyens de ventilation (61) adaptés pour générer une circulation de l'air autour des boues à traiter (1). 14. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant des moyens d'alimentation (70) adaptés pour amener des boues à traiter (1) sous forme liquide en vue de recouvrir la première toile (24) de boues. 15. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, 20 comprenant en outre des moyens pour floculer les boues à traiter avant de recouvrir la première toile (24) avec les boues (1). 16. Installation selon l'une des revendications qui précèdent, comprenant plusieurs lits de séchage. 17. Procédé de traitement de boues comprenant les étapes 25 consistant à : - recouvrir un lit de séchage (20) de boues à traiter (1), le lit de séchage (20) comprenant une couche drainante (21, 22), -laisser reposer les boues (1) de manière à ce que de l'eau issue des boues (1) percole à travers la couche drainante (21, 22), caractérisé en ce que le lit de séchage (20) comprend une première toile (24) s'étendant sur la couche drainante (21, 22) et disposée entre les boues à traiter (1) et la couche drainante (21, 22). 18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel la première toile (24) est poreuse pour permettre à l'eau issue des boues (1) de s'écouler à travers la première toile (24). 19. Procédé selon l'une des revendicationsl7 ou 18, comprenant en 5 outre l'étape consistant à déplacer la première toile (24) par rapport à la couche drainante (21, 22). 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l'étape consistant à déplacer la première toile (24) comprend l'étape consistant à enrouler la première toile (24) sur un rouleau (30). 21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le rouleau (30) est entraîné en rotation par des moyens mécaniques d'entraînement (31). 22. Procédé selon l'une des revendications 19 à 21, comprenant en outre l'étape consistant à récupérer les boues séchées (1) entraînées par la première toile (24) lors de son déplacement. 23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel rétape consistant à récupérer les boues séchées (1) comprend l'étape consistant à racler la boue séchée (1) sur la première toile (24) à mesure que la première toile (24) est déplacée par rapport à la couche drainante (21, 22). 24. Procédé selon l'une des revendications 17 à 23, dans lequel le lit de séchage (20) comprend une deuxième toile (23) s'étendant entre la première toile (24) et la couche drainante (21, 22). 25. Procédé selon la revendication 23, dans lequel la deuxième toile (23) est poreuse de sorte que l'eau issue des boues (1) s'écoule à travers la deuxième toile (23). 26. Procédé selon l'une des revendications 24 ou 25, dans lequel la deuxième toile (23) est maintenue fixe par rapport à la couche drainante (21, 22). 27. Procédé selon l'une des revendication 24 à 26, dans lequel la première et la deuxième toiles (24, 23) sont poreuses, la deuxième toile (23) présentant une porosité plus importante que la première toile (24). 28. Procédé selon l'une des revendications 17 à 27, dans lequel une serre (60) s'étend au-dessus du lit de séchage (20). 29. Procédé selon l'une des revendications 17 à 28, dans lequel de l'air est entraîné en circulation (5) autour de la boue à traiter (1) par des moyens de ventilation (61). 30. Procédé selon l'une des revendications 17 à 29, comprenant 5 l'étape consistant à amener des boues à traiter (1) sous forme liquide via des moyens d'alimentation (70) et recouvrir la première toile (24) de boues (1)- 3t _ Procédé selon l'une des revendications 17 à 30, comprenant en outre l'étape consistant à floculer les boues à traiter avant de recouvrir la 10 première toile (24) avec les boues (1). 32. Procédé selon l'une des revendications 17 à 31, dans lequel plusieurs lits de séchage sont utilisés en parallèle. 33. Procédé selon la revendication 32, comprenant les étapes consistant à appliquer à plusieurs lits de séchage les étapes des 15 revendications 17 à 31 de manière décalée dans le temps.