sciences et techniques - Siaap, la cité de l'eau et de l'assainissement

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Les boues sont rassemblées – par un système de raclage de fond – dans une trémie d’où elles sont extraites par pompage. Ce premier raclage est doublé par un système de raclage de surface. Il s’agit de récolter les graisses qui auraient pu échapper au prétraitement. Dans ce cas, les matières flottantes sont ramenées vers la périphérie de l’ouvrage où une trémie les dirige vers le prétraitement. Une cloison siphoïde située à proximité du déversoir empêche l’évacuation de ces graisses avec l’eau décantée. L’eau débarrassée des matières décantables est évacuée par surverse et conduite vers l’étape suivante. Les boues primaires Les boues primaires, parfois aussi appelées “boues fraîches”, sont obtenues lors de la décantation primaire. Elles sont constituées essentiellement de matières organiques. Elles ont une concentration de l’ordre de 4 à 5 % de matières sèches, soit 40 à 50 g/l. Elles contiennent environ 70 % de matières volatiles. Extrêmement putrescibles, elles doivent être rapidement traitées. Le volume journalier de boues primaires est de l’ordre de 0,5 % du débit d’eau. Le SIAAP traite environ 2,5 millions de m 3 /j et génère donc approximativement 12 500 m 3 de boues primaires quotidiennement. Ces dernières présentent un fort potentiel de valorisation agronomique et énergétique, via le biogaz. • Décantation lamellaire De conception plus moderne, la décantation lamellaire est basée sur l’augmentation de la surface de séparation solide-liquide par la mise en place, dans le bassin de décantation, de fines plaques inclinées et disposées en parallèle. Elle combine trois avantages (figure 10) : - la hauteur de chute des particules est réduite ; - la surface de décantation est accrue ; - l’inclinaison des lamelles permet le glissement accéléré des particules vers le fond du bassin. Il existe des décanteurs lamellaires à plaques parallèles ou à tubes, inclinés à 60°. Une distance minimale entre les lamelles doit être respectée pour éviter le colmatage. Outre un temps de passage des eaux usées 6 à 20 fois plus court qu’avec un décanteur classique, le décanteur lamellaire offre l’avantage d’un encombrement réduit 25 pour des rendements épuratoires et des débits traités équivalents. Particule décantable Particule décantable Particules décantées Particules décantées © SIAAP Figure 10 : Décantation lamellaire à plaque a. Hauteur de chute de surfaces horizontale et oblique b. Décanteur lamellaire © Degrémont (Densadeg) Avec un décanteur classique ou lamellaire, le pourcentage de matières en suspension éliminées est de 50 à 65 %, celui de la DBO5 éliminée est de 20 à 35 %, avec des coûts de fonctionnement faibles. 32 25/ Guide technique de l’assainissement, voir note n°18. SCIENCES ET TECHNIQUES / COLLÈGE ET LYCÉE

2/ DÉCANTATION PHYSICO-CHIMIQUE La décantation physique telle qu’elle vient d’être décrite ne permet pas de traiter les particules les plus fines, les colloïdes, dont le diamètre est compris entre 3 et 200 nm. En effet, les colloïdes ne décantent pas spontanément et cela pour deux raisons : leurs vitesses de chute sont trop faibles et ils sont chargés négativement, ce qui engendre des forces de répulsion entre les particules. La décantation simultanée des colloïdes avec les MES est rendue possible par l’ajout de produits chimiques qui neutralisent ces charges et alourdissent l’amas, d’où le terme de décantation “physico-chimique”, cette dernière comprend trois étapes. • Coagulation La coagulation permet la suppression des forces de répulsion électrostatiques par un ajout de sels métalliques, dont les cations (Al 3+ ou Fe 3+ ) vont neutraliser les colloïdes chargés négativement et permettre l’agglomération des particules les plus fines, c’est la formation du floc. Un coagulant couramment utilisé est le chlorure ferrique (FeCl 3 ) en solution (il existe aussi des coagulants de synthèse, mais ils sont très onéreux). Ce réactif est ajouté dans une cuve en amont de la décantation (figure 11). Une agitation rapide permet d’homogénéiser sa concentration en réactif dans le flux à traiter. Si le but de la coagulation par les sels de fer est d’éliminer les MES et les matières colloïdales, elle prend aussi en charge une partie du phosphore dissous, qui, par réaction avec les sels métalliques, passe sous forme insoluble et décantable. • Floculation Un floculant est introduit pour jouer le rôle de liant entre les flocs. Ceux-ci s’agglomèrent en flocons de plus en plus volumineux et ils s’alourdissent. Ils ont alors une masse et donc une vitesse de chute suffisamment importantes pour permettre leur décantation rapide. Le floculant, appelé “polymère”, peut être organique (alginates de sodium, amidons) ou de synthèse. La floculation se fait dans une cuve à agitation lente, afin d’uniformiser le réactif dans l’effluent à traiter tout en évitant la destruction des flocs formés. • Décantation Une fois ces deux phases de traitement chimique effectuées, l’effluent est conduit dans un décanteur, généralement lamellaire, au fond duquel les flocs formés vont se déposer, puis en être extraits. Coagulation Floculation Décantation lamellaire Chlorure ferrique Polymère Eau décantée primaire Eau prétraitée Pont racleur Extraction des boues primaires Figure 11 : Décantation physico-chimique © SIAAP 33 SCIENCES ET TECHNIQUES / COLLÈGE ET LYCÉE

Les boues sont rassemblées – par un système <strong>de</strong> rac<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> fond – dans une trémie d’où elles sont<br />

extraites par pompage. Ce premier rac<strong>la</strong>ge est doublé par un système <strong>de</strong> rac<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> surface. Il s’agit<br />

<strong>de</strong> récolter les graisses qui auraient pu échapper au prétraitement. Dans ce cas, les matières flottantes<br />

sont ramenées vers <strong>la</strong> périphérie <strong>de</strong> l’ouvrage où une trémie les dirige vers le prétraitement. Une cloison<br />

siphoï<strong>de</strong> située à proximité du déversoir empêche l’évacuation <strong>de</strong> ces graisses avec l’eau décantée.<br />

L’eau débarrassée <strong>de</strong>s matières décantables est évacuée par surverse <strong>et</strong> conduite vers l’étape<br />

suivante.<br />

Les boues primaires<br />

Les boues primaires, parfois aussi appelées “boues fraîches”, sont obtenues lors <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

décantation primaire. Elles sont constituées essentiellement <strong>de</strong> matières organiques. Elles ont<br />

une concentration <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 4 à 5 % <strong>de</strong> matières sèches, soit 40 à 50 g/l. Elles contiennent<br />

environ 70 % <strong>de</strong> matières vo<strong>la</strong>tiles. Extrêmement putrescibles, elles doivent être rapi<strong>de</strong>ment<br />

traitées. Le volume journalier <strong>de</strong> boues primaires est <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 0,5 % du débit d’eau. Le<br />

SIAAP traite environ 2,5 millions <strong>de</strong> m 3 /j <strong>et</strong> génère donc approximativement 12 500 m 3 <strong>de</strong><br />

boues primaires quotidiennement. Ces <strong>de</strong>rnières présentent un fort potentiel <strong>de</strong> valorisation<br />

agronomique <strong>et</strong> énergétique, via le biogaz.<br />

• Décantation <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire<br />

De conception plus mo<strong>de</strong>rne, <strong>la</strong> décantation <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire est basée sur l’augmentation <strong>de</strong> <strong>la</strong> surface<br />

<strong>de</strong> séparation soli<strong>de</strong>-liqui<strong>de</strong> par <strong>la</strong> mise en p<strong>la</strong>ce, dans le bassin <strong>de</strong> décantation, <strong>de</strong> fines p<strong>la</strong>ques<br />

inclinées <strong>et</strong> disposées en parallèle. Elle combine trois avantages (figure 10) :<br />

- <strong>la</strong> hauteur <strong>de</strong> chute <strong>de</strong>s particules est réduite ;<br />

- <strong>la</strong> surface <strong>de</strong> décantation est accrue ;<br />

- l’inclinaison <strong>de</strong>s <strong>la</strong>melles perm<strong>et</strong> le glissement accéléré <strong>de</strong>s particules vers le fond du bassin.<br />

Il existe <strong>de</strong>s décanteurs <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ires à p<strong>la</strong>ques parallèles ou à tubes, inclinés à 60°. Une distance<br />

minimale entre les <strong>la</strong>melles doit être respectée pour éviter le colmatage. Outre un temps <strong>de</strong> passage<br />

<strong>de</strong>s eaux usées 6 à 20 fois plus court qu’avec un décanteur c<strong>la</strong>ssique, le décanteur <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire offre<br />

l’avantage d’un encombrement réduit 25 pour <strong>de</strong>s ren<strong>de</strong>ments épuratoires <strong>et</strong> <strong>de</strong>s débits traités<br />

équivalents.<br />

Particule<br />

décantable<br />

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Particules<br />

décantées<br />

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© SIAAP<br />

Figure 10 : Décantation <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire à p<strong>la</strong>que<br />

a. Hauteur <strong>de</strong> chute <strong>de</strong> surfaces horizontale <strong>et</strong> oblique b. Décanteur <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire<br />

© Degrémont (Densa<strong>de</strong>g)<br />

Avec un décanteur c<strong>la</strong>ssique ou <strong>la</strong>mel<strong>la</strong>ire, le pourcentage <strong>de</strong> matières en suspension éliminées est<br />

<strong>de</strong> 50 à 65 %, celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> DBO5 éliminée est <strong>de</strong> 20 à 35 %, avec <strong>de</strong>s coûts <strong>de</strong> fonctionnement faibles.<br />

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25/ Gui<strong>de</strong> technique <strong>de</strong> l’assainissement, voir note n°18.<br />

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