Optimisation du procédé de déshydratation mécanique des boues mixtes des épaississeurs à travers le polymère de la station d'épuration des eaux de Bruxelles-Nord

Abstract

RESUME

Dans un contexte d’augmentation des volumes de boues résiduaires produits avec la croissance de la population, optimiser le processus de déshydration mécanique par les centrifugeuses est crucial pour la station d’épuration des eaux usées de Bruxelles-Nord. Cette dernière assure l’assainissement des eaux usées urbaines des 2/3 de la région de Bruxelles-capitale et de ses environs. Elle a une capacité de 1,4 millions équivalents habitants et a vu le jour en octobre 2007. Les performances de la station sont conditionnées autant par le secteur de traitement de l’eau, que par celui de traitement des boues, ainsi que par le secteur des utilités. Le sujet de cette étude a porté sur la filière boues et plus particulièrement sur le paramètre siccité des boues déshydratées qui est celui qui impacte fortement le procédé en lui-même et la filière de valorisation. Ainsi, avant tout, il est important de connaitre le fonctionnement du process de traitement de boues et des centrifugeuses et le mode d’action des polymères. Des rondes matinales accompagnée d’un opérateur du site ont d’abord été menées afin de voir et comprendre comment se déroule le process de traitement de boues au sein de la station. Ensuite, des expériences de dosage des polymères utilisés sur site sur les boues mixtes ont été faites au laboratoire pour trouver le polymère qui réagirait le mieux à basse concentration et le taux de traitement du réactif. A travers ces tests, il a été constaté que le jar-test n’était pas approprié pour l’examen des fluides visqueux (boues) ; de nos jours, il existe une norme belge (NBN EN 1470) qui régit ce domaine avec un canevas à suivre pour effectuer les tests expérimentaux sur les boues issues du traitement des eaux (résiduaires, potables) et les boues digérées. A la fin des tests effectués manuellement, il en ressort que le polymère FO 4695 utilisé de base pour les épaississeurs a donné un très bon résultat comparé à celui du polymère FO 4660 habituellement utilisé. Avec une concentration de 2,87 g/l, on obtient un taux de traitement optimal de 3 kg/t de Matière Sèche, alors qu’il faut une concentration de réactif 4,15 g/l à la même concentration de boues (39,48 g/l) pour obtenir le même taux de traitement. Dans un second temps, ce polymère a été préparé et testé sur une centrifugeuse, le test a malheureusement prouvé que le polymère des épaississeurs n’est pas approprié pour les centrifugeuses. Certes il y’a formation des flocs mais ces derniers ne sont pas assez solides pour résister à la force centrifuge des machines (environ 3000 à 5000 g). On a obtenu des centrâts sales (4,18 g/l de MS) et une siccité de 18,5 % avec un taux de traitement de 6,5 kg/t MS Ensuite, un test a été également fait avec le polymère FO 4660 sur la centrifugeuse. Il en ressort, un très bon fonctionnement car on a observé des centrâts très propres (1,59 g/l de MS) et une siccité de 16,55 % avec un taux de traitement de 3,2 kg/t MS. Enfin, un suivi de la consommation de ces réactifs a été faite afin d’estimer leur coût. Environ 3 bags sont consommés sur 7 jours et cela induit un coût de 24 204 euros/mois. 50 sachets de 50 kg chacun de polymère biologique sont consommés sur 14 jours et a un coût de 4 034 euros/mois. Et la centrale à polymère de l’épaississeur pluvial a consommé 33 sachets de 15 kg chacun durant 12 jours ce qui aboutit à un coût de 1 238 euros/mois. Pour une meilleure optimisation de la déshydratation des boues, il est recommandé de prévoir une cuve à eau pour la préparation des polymères pour les centrifugeuses et une autre pour les épaississeurs accompagnés de débitmètres. Pour terminer, il est impératif de changer les pompes qui envoient le polymère vers les centrifugeuses car elles ne permettent pas de pomper un faible débit. Mots clés : traitement des eaux, traitement des boues, boues résiduaires, optimisation, polymères, déshydratation mécanique, taux de traitement, siccité, centrifugeuses.