Yves MICHELYoann VANBLEUSRichard PETIBONNicolas BEAUMONT

PRESENTATION DE LA FILIERE BOUE

DE LA STEP DE LIMOGES

Licence Pro Traitement des Eaux

30 mars 2009

Présentation

STEP DE LIMOGESCAPACITE 285000 EHDEBIT MOYEN JOURNALIER (2008) 50514 M3/jDEBIT MAXI 81000 M3/jFLUX MES MOYEN (2008) 13259 kg/jFLUX DBO5 MOYEN (2008) 7709 kg/jFLUX NGL MOYEN (2008) 2008 kg/jFLUX PT MOYEN (2008) 306kg/jPRODUCTION DE BOUES (2008) 3151 TMS/an

Tableau 1 Données techniques de la station d'épuration de Limoges(1)

La station d’épuration de Limoges présente deux parties :

- Une partie « historique traitant encore 20% des eaux résiduaires par un procédé de boues activées,- Une partie plus récente (1999) vers laquelle sont dirigés 80% des effluents. Il s’agit également d’un procédé par boues activée avec une déphosphatation biologique.

Avant leur rejet dans la Vienne, les eaux traitées sont soumises à un traitement tertiaire par DENSADEG permettant l’élimination des phosphates et matières en suspension résiduels. En cas d’événements pluvieux imposant de dépasser les 47000 m3 par jour, l’excédent est dirigé vers un traitement sommaire : le DENSADEG 4D. Ce traitement sommaire assure un dessablage et un traitement physico-chimique « rapide », mais ne concernant que des effluents très dilués.

Figure 1 Vue d'ensemble de la Station d'épuration de Limoges

(1) source : bilan annuel d'exploitation 2008(3) Agglomération de Limoges, STEP de Limoges

PARTIE ANCIENNE

PARTIE RECENTE

La production de boues

A partir des données du rapport d’exploitation, on peut calculer les charges massiques et volumiques. La production de boues peut également en être déduite (en formulant quelques hypothèses telles que la proportion de MVS dans les boues du bassin d’aération).

Charge massique 0,06 kgDBO5/kgMVS.j

Charge volumique 0,33 kgDBO5/m3.J

Eckenfelder (kg MS/J)

CGTGREF (kg MS/J)

Formule simplifiée (kg MS/J)

Modèle AGHTM / CIRSEE (kg MS/J)

Charge trop faible !

6302

6425

Rapport MES/DBO5 !

Ce calcul est cependant contredit par les résultats d’exploitation (présenté dans le tableau des données techniques). Cela est peut être du à des débits d’entrée déclarés très élevés : les tableaux du bilan annuel 2008 (annexe) montrent des débits journalier moyen de 50514 m3/j mais aucune utilisation du DENSADEG 4D alors que la partie du débit au-dessus de 47000 m3 devrait y être traité. De plus, lors de la visite, M. GAROUSSI nous a déclaré un débit moyen journalier proche de 37000 m3/j. En reprenant ce chiffre, les calculs de production de boue s’approchent des tonnages effectivement constaté à l’entrée de la filière de traitement des boues (4238 TMS en 2008(2)).

Eckenfelder (kg MS/J)

CGTGREF (kg MS/J)

Formule simplifiée (kg MS/J)

Modèle AGHTM / CIRSEE (kg MS/J)

Charge trop faible !

4616

4706

Rapport MES/DBO5 !

Pour la file de traitement des eaux la plus récente, les boues biologiques sont extraites des bassins d’aération ce qui permet d’avoir des boues dont la teneur en MES est constante à 3g/L. Elles sont envoyées vers le bâtiment central sur des tables d’égouttage (grille GDD). Le coagulant utilisé est du NALCO PE508 à 5,8 kg/TMS(2). Elles sont renvoyées vers les bassins de stockage des boues. Les boues biologiques extraites de la partie la plus ancienne de la station, sont pompées du fond des clarificateurs. Elles sont ensuite épaissies par des centrifugeuses. Le coagulant utilisé est du NALCO CS510(2)

(2) source : Agglomération de Limoges, M. LEVEQUE, responsable process , STEP de Limoges

Figure 2 Grille GDD

La filière de traitement des boues

Synoptique de la filière boues

Figure 3 Synoptique de la filière boues de la STEP de Limoges

Les digesteurs

Ces boues épaissies subissent une digestion anaérobie dans deux digesteurs (4000m3 et 2200 m3). Cette digestion permet de stabiliser et de réduire la quantité de boues. En maintenant ces boues en milieu anaérobie, sous certaine condition de température et de pH, on peut favoriser le développement d’organismes méthanogènes. Ceux–ci dégradent la matière organique, tout en assurant une production de gaz (principalement du méthane et du CO2). Ce système est techniquement assez simple, mais exige un suivi rigoureux de paramètres tels que le pH, le TAC ou le taux d’AGV, pour maitriser les différentes phases de la réaction. De même la température, la charge massique et le temps de séjour doivent être respectés.

Ce type de réacteur permettrait de réduire le taux de matière volatiles dans les boues de 45 à 50% (3)

et assurerait une production de biogaz de 0,75 à 1 Nm3/kgMV détruit (3). La production de gaz pour 2008 est de 701943 Nm3(2). Ce gaz est en grande partie utilisé pour conserver la température des digesteurs à 37°C, l’excédent est envoyé vers l’atelier de séchage. Le gaz produit est stocké dans un gazomètre (un ancien digesteur reconverti). La quantité de boues sortant des digesteurs est de 3151TMS pour l’année 2008(3) soit une réduction de 28,4% de la quantité entrée. Ce résultat est comparable à ce que l’on a constaté pour le procédé Mycet de Brive, mais avec une consommation énergétique très inférieure.

Les conditions anaérobies dans les digesteurs impliquent également le relargage du phosphore accumulé par les bactéries lors des étapes de déphosphatation biologique. Le phosphore retourne en partie vers la filière eau par les retours en tête. Il s’agit d’une contradiction dans les procédés mis en place et c’est ce qui oblige à l’utilisation des traitements tertiaires.

(3) source OTV - « Traiter et valoriser les boues « ouvrage collectif 1997(3) source : Agglomération de Limoges, M. LEVEQUE, responsable process , STEP de Limoges

Les boues stabilisées sont ensuite stockées dans une bâche où sont également déversées les boues issues du traitement tertiaire. Elles sont ensuite réparties vers les deux ateliers de déshydratation

Figure 4 Digesteur Degremont 4000m3

La déshydratation

Jusqu’à l’année dernière, les boues stabilisées étaient déshydratées par un procédé de centrifugation thermique CENTRIDRY. Un nouvel atelier comprenant 2 filtres presse a été mis en place et produit des boues déshydratées depuis 3 mois

La Centridry est une centrifugeuse traversé par un courant d’air chaud. Ainsi, les boues déshydratées par la centrifugation sont séchées par l’air chaud qui les charrie vers un cyclone de séparation. Les boues séchées s’y déposent tandis que l’air est récupéré et réchauffé pour être réinjecté dans la Centridry. La chaudière utilise le biogaz des digesteurs et du gaz naturel. En 2008, la Centridry a traité 2232 TMS de boues.

Les centrats sont évacués vers les retours en tête. Avant leur injection dans la centrifugeuse, les boues sont conditionnées (injection de CS 245 HP 13 kg/TMS).

Cet équipement était un pilote au moment de son installation sur le site. De plus, il a été installé sur une plateforme, ce qui ne facilite pas sa maintenance. L’unité doit s’arrêter un mois par an pour entretien et reste un poste important de consommation énergétique. Même si la majeure partie des boues a été déshydratée dans cet atelier en 2008, l’exploitant prévoit un équilibrage des flux entre la Centridry et l’atelier de déshydratation par filtre presse.

L’atelier de déshydratation par filtre presse est en activité depuis 3 mois. Les boues digérées y sont acheminées et conditionnées avec du NALCO PE 508 à 8 kg/TMS et du chlorure ferrique. Les machines sont des filtres presse FAURE EQUIPEMENT de type plateaux-membranes équipés d’un système de débâtissage automatique. L’atelier fonctionne depuis le mois de mars 2008 et a traité 919 TMS de boues en 2008. Malgré l’équipement automatique, le débâtissage s’effectue « à la main » (au moins dans la journée), par un opérateur. Ce choix est du au constat de la relative lenteur de l’équipement : l’opérateur commandant le chariot de débâtissage et aidant éventuellement au décollage des gâteaux collants, va trois fois plus vite qu’un automate de débâtissage (la pesée des plateaux prend du temps).

Figure 5 Centridry

La valorisation des boues

Les boues déshydratées et séchées sont destinées au compostage. Elles sont récupérées dans des bennes et sont convoyée sur la plateforme FERTILIMOUSIN de Berneuil, exploitée par TERRALYS. Les boues y sont compostées en andains à l’air libre puis épandues après maturation.

Cependant, une partie des boues produites en 2008 ont du être emmenées pour enfouissement en CET de classe II suite à une contamination par PCB (l’équivalent de 1055 TMS), ainsi qu’une partie des andains déjà contaminés par des apports de boues précédents. Ce compost a du être incinéré dans un incinérateur dédié à Lamballe. L’exploitant n’a pu déterminer la source de cette pollution.

Conclusion

La station d’épuration de Limoges est une station réputée pour sa politique innovante en matière de techniques de traitement des effluents. Cependant, cela amène dans certains cas à des solutions baroques qui grèvent l’efficacité du traitement. Avec la construction de l’atelier de déshydratation, la filière de traitement des boues est maintenant largement pourvue en équipements. Si la filière de valorisation par compostage est adaptée, la diminution des quantités de boues traitées par la Centridry au profit des filtres presse pourrait amener à une légère diminution des coûts.

ANNEXES