Brevet FR2940800A1 — publié le 20100709

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au traitement des boues, et plus précisément à un procédé de post-traitement des boues, c'est-à-dire après une étape de déshydratation. En particulier, la présente invention concerne un procédé de chaulage des boues d'épuration. L'invention se rapporte également à un dispositif de mélange pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique Il est connu de traiter les boues d'épuration par un traitement à la chaux. Cette opération de chaulage permet une hygiénisation du matériau, une réduction des odeurs, une amélioration des possibilités de manutention, une neutralisation des éléments traces métalliques et un renforcement de la valeur agronomique. Concrètement, la chaux vive réagit avec l'eau contenue dans les boues, ce qui a pour effet d'une part d'augmenter la température car la réaction est exothermique et d'autre part de diminuer la teneur en eau par transformation de la chaux vive en chaux éteinte. Selon les normes sanitaires en vigueur, une boue est hygiénisée lorsque son pH reste supérieur à 12 pendant toute la durée du stockage et que la température de réaction a été supérieure à 55°C pendant 75 minutes ou tout autre couple temps/température équivalent (tel que 58°C pendant 5 minutes). Dans les procédés connus, le mélange de chaux et de boues s'effectue avec des outils relativement rustiques, soit à l'aide de mono-vis, soit à l'aide de mélangeurs spécifiques à pales ou socs de charrue et le résultat final est souvent grossier, avec un mélange fortement hétérogène. Cette hétérogénéité du mélange implique une hétérogénéité de l'action de la chaux sur les organismes pathogènes : à faibles doses, le pH n'est pas uniformément égal à 12 et des reprises de fermentation sont souvent observées. Aussi, pour respecter la législation, le surdosage est fréquent. Exprimés en dose de chaux éteinte, qui représente environ 1.5 fois la dose de chaux vive, les minima actuellement requis sont d'environ 30%. Cependant, en pratique, pour assurer un stockage de longue durée et éviter les reprises de fermentation, ces concentrations atteignent très fréquemment 50%, voire 60% dans certains cas. Ces surdosages entrainent une forte augmentation des coûts de fonctionnement des stations d'épuration qui se répercutent de facto sur les factures d'eau des abonnés. Résumé de l'invention Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir un procédé de post-traitement de boue qui ne présente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. En particulier, un but de l'invention est de proposer un procédé de chaulage de boue qui nécessite un dosage en chaux réduit. La solution proposée par l'invention est un procédé de post- traitement de boue, comprenant une étape de chaulage de la boue, caractérisé par le fait que ladite étape de chaulage comprend le fait de mélanger la boue avec de la chaux vive dans un fourreau à double vis corotatives. Grâce à ces caractéristiques, l'homogénéité du mélange chaux-15 boues est avérée et de qualité élevée. Il n'est donc pas nécessaire de surdoser la chaux pour vérifier les normes sanitaires. De préférence, la boue est défloculée avant d'être introduite dans le fourreau. Cela permet de maximiser les surfaces d'échange. Selon un mode de réalisation particulier, les vis dudit fourreau 20 présentent successivement, depuis une entrée d'alimentation en boue vers une sortie de boue chaulée, une première zone de transport, une première zone de malaxage, une deuxième zone de transport et une deuxième zone de malaxage, le fourreau présentant une entrée d'alimentation en chaux débouchant au niveau de la deuxième zone de 25 transport. Avantageusement, le rapport entre d'une part la masse de chaux et d'autre part la masse totale de chaux et de boue introduite dans le fourreau est inférieur à 20%. Un tel dosage est suffisant car la qualité de mélange est nettement supérieure aux procédés de l'art antérieur. 30 Le procédé permet d'abaisser le dosage en chaux par exemple jusqu'à 15%. L'invention fournit également un dispositif de mélange convenant pour la mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau 35 à double vis corotatives, les vis dudit fourreau présentant une alternance 3 de zones de transport et de zone de malaxage, le fourreau présentant une entrée d'alimentation en chaux. Selon un mode de réalisation particulier, ladite alternance de zones de transport (5, 7) et de zone de malaxage (6, 8) présentent successivement, depuis l'entrée d'alimentation en boue vers la sortie de boue chaulée, une première zone de transport (5), une première zone de malaxage (6), une deuxième zone de transport (7) et une deuxième zone de malaxage (8), l'entrée d'alimentation en chaux débouchant au niveau de la deuxième zone de transport. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 représente une vue de côté et une vue en coupe d'un module d'alimentation en continu de la boue dans les fourreaux permettant de réaliser un dispositif de mélange selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de côté des deux vis d'un dispositif de mélange selon un mode de réalisation de l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Le module 1 représenté sur la figure 1 comprend une première vis 2 et une deuxième vis 3. La première vis 2 et la deuxième vis 3 sont des 25 vis corotatives totalement interpénétrées. En fonction de la géométrie de ses vis, le module 1 peut réaliser différentes fonctions. Ainsi, un module dans lequel les filets des vis sont dans le sens direct sert au transport de matériau. Le pas du filet détermine la vitesse de transport : plus le pas est grand, plus la vitesse de 30 transport est grande. Un module dans lequel les filets présentent un sens indirect permet un malaxage du matériau. Dans un tel module, on constate une accumulation de matière avec des recirculations tridimensionnelles permettant un mélange très efficace. En assemblant différent module du type de la figure 1, on réalise 35 la double vis 4 représentée sur la figure 2. On peut constater que la géométrie de la double vis 4 varie. Plus précisément, depuis la droite de 4 la figure 2 vers la gauche, la double vis 4 présente une première zone de transport 5, une première zone de malaxage 6, une deuxième zone de transport 7, une deuxième zone de malaxage 8 et une zone terminale 9. En fonction des caractéristiques de la boue à traiter, on pourrait réaliser une autre alternance de zones de transport et de zones de malaxage. La double vis 4 est insérée dans un double fourreau (non représenté). Le fourreau présente une entrée d'admission de boue au niveau de la première zone de transport 5, une entrée d'admission de chaux au niveau de la deuxième zone de transport, et une sortie de boues chaulées au niveau de la zone terminale 9. Le fourreau et la double vis 4 forment un dispositif de mélange de structure similaire à une extrudeuse à double vis telle qu'on en rencontre dans le domaine du traitement des matières plastiques. Des différences notables sont toutefois la géométrie de la double vis (succession des différentes zones), l'absence de chauffage du fourreau (qui n'est pas nécessaire dans le cas des boues) et la présence d'une entrée d'admission de chaux. L'entrée d'admission de boues est alimentée par un dispositif d'alimentation en boues qui a pour fonction de défloculer la boue et d'assurer un débit constant dans le fourreau. En effet, pour optimiser la déshydratation mécanique, des floculants sont ajoutés à la boue avant le chaulage. Ils confèrent à la boue une structure grumeleuse et relativement collante. Le dispositif d'alimentation en boue a pour rôle de briser ces grumeaux pour obtenir une structure plus fine, plus apte à être mélangée. Le dispositif d'alimentation en boue comprend par exemple une mono-vis surmontée d'une trémie qui a le double avantage de réguler le débit entrant et de défloculer la boue. De préférence, compte-tenu du pouvoir collant de la boue non défloculée, le gavage de la trémie vers la mono-vis est forcé : la trémie est donc équipée d'un racloir, solidaire de la monovis, et qui permet de faire converger la boue vers l'entrée du fourreau. Le dispositif de mélange décrit ci-dessus permet d'exécuter le procédé de traitement des boues décrit ci-dessous. Lorsque la boue arrive dans le dispositif de mélange depuis le dispositif d'alimentation, elle est rapidement convoyée dans une partie rapide de la zone de transport 5 pour d'une part éviter l'accumulation de boue à cet endroit et d'autre part éviter de remplir complètement le fourreau. En effet, pour fonctionner de manière optimale, le dispositif de mélange ne doit pas être en pleine charge. Ceci est d'autant plus vrai que l'on va rajouter la chaux pendant le parcours. 5 Après avoir été rapidement transporté, la boue est ralentie dans une partie plus lente de la zone 5 avant d'entrer dans la première zone de malaxage 6 pour que la boue puisse être convenablement mélangée et déstructurée. Plus la boue sera défloculée, plus sa structure sera fine et meilleure sera la dispersion de la chaux. Ensuite, la boue est de nouveau transportée dans la deuxième zone de transport 7. La chaux est introduite pendant cette phase de transport et l'ensemble est rapidement convoyé jusqu'à la seconde zone de malaxage 8. L'expérience a montré qu'il ne fallait pas placer une zone de 15 malaxage directement au droit ou en aval de la zone d'alimentation en chaux sous peine de former un bouchon. Immédiatement après cette seconde zone de malaxage 8, selon la nature et la qualité de la boue, à apprécier sur site, le mélange peut être convoyé jusqu'à la sortie ou de nouveau malaxé. La zone terminale 9 20 peut donc présenter une configuration différente de celle représentée en fonction des propriétés de la boue. Juste avant la sortie du fourreau, la zone terminale 9 présente une partie de transport lente qui assure néanmoins une bonne homogénéisation du mélange. 25 Le chaulage des boues décrit ci-dessus, à l'aide d'un dispositif de mélange à double vis corotatives, aboutit à un mélange plus homogène que les procédés de l'art antérieur. Par conséquent, les doses de chaux peuvent être considérablement réduites pour aboutir à un même degré d'hygiénisation. Par exemple, des essais réalisés par le demandeur ont 30 permis de montrer que le procédé décrit ci-dessus permet de vérifier les normes sanitaires avec un dosage en chaux vive inférieure à 20%, par exemple égale à 15%. Ce dosage est à comparer avec les 30% ou 40% de chaux vive utilisés dans les stations d'épuration de l'art antérieur. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de 35 réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de 1' invention. REVENDICATIONS1. Procédé de post-traitement de boue, comprenant une étape de chaulage de la boue, caractérisé par le fait que ladite étape de chaulage comprend le fait de mélanger la boue avec de la chaux vive dans un fourreau à double vis corotatives. 2. Procédé de post-traitement de boue selon la revendication 1, dans lequel la boue est défloculée avant d'être introduite dans le fourreau. 3. Procédé de post-traitement de boue selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les vis (4) dudit fourreau présentent successivement, depuis une entrée d'alimentation en boue vers une sortie de boue chaulée, une première zone de transport (5), une première zone de malaxage (6), une deuxième zone de transport (7) et une deuxième zone de malaxage (8), le fourreau présentant une entrée d'alimentation en chaux débouchant au niveau de la deuxième zone de transport. 4. Procédé de post-traitement de boue selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rapport entre d'une part la masse de chaux et d'autre part la masse totale de chaux et de boue introduite dans le fourreau est inférieur à 20%. 5. Dispositif de mélange convenant pour la mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau à double vis corotatives, les vis (4) dudit fourreau présentant une alternance de zones de transport (5, 7) et de zone de malaxage (6, 8), le fourreau présentant une entrée d'alimentation en chaux. 6. Dispositif de mélange selon la revendication précédente, dans lequel ladite alternance de zones de transport (5, 7) et de zone de malaxage (6, 8) présentent successivement, depuis l'entrée d'alimentation en boue vers la sortie de boue chaulée, une première zone de transport (5), une première zone de malaxage (6), une deuxième zone de transport (7) et une deuxième zone de malaxage (8), l'entrée d'alimentation en chaux débouchant au niveau de la deuxième zone de transport.35