Le séchage des boues de stations d’épuration Contexte et enjeux énergétiques

Avec le développement de l’urbanisation et de l’industrialisation, et l’évolution des modes de consommation, les rejets d’eaux dites “usées” ont considérablement évolué en quantité et en qualité. Les rejets domestiques simples se sont enrichis de produits plus complexes (lessives…) et les réseaux d’assainissement recueillent des rejets industriels, commerciaux ou artisanaux aux caractéristiques très diverses. Les eaux de pluies, lessivant des surfaces croissantes de bitume et de toitures, se chargent en produits minéraux et organiques et augmentent ainsi le flux polluant à traiter. Lorsque les eaux usées ne sont pas traitées, les cours d’eau sont dépassés dans leur capacité naturelle d’épuration et se retrouvent pollués. Depuis la loi sur l’eau du 3 janvier 1992, tout immeuble doit être raccordé à un système d’assainissement. Le but d’un tel système est de regrouper les eaux usées, puis de les épurer par traitement, avant de les rejeter dans le milieu naturel. Des réseaux de collecte ou “égouts” ont pour fonction de recueillir les eaux usées de toutes origines et de les acheminer vers les stations d’épuration. L’entretien des réseaux de collecte et les traitements en stations d’épuration génèrent plusieurs sortes de sous-produits tels que les boues. La notion d’équivalent habitant (EH) représente la charge moyenne rejetée par habitant et par jour. Elle reflète la pollution quotidienne engendrée par un individu et détermine le dimensionnement des stations d’épuration en fonction de la charge polluante. Elle permet également d’estimer la pollution brute produite par une commune. On admet que l’épuration de 1 équivalent habitant produit 15 à 20 kg de boues, en matières sèches, ce qui correspond généralement à une quantité de matières fraîches quatre fois plus grande compte tenu de la teneur en humidité des boues après déshydratation en sortie de la station d’épuration [LEO03].

À leur arrivée dans une station d’épuration, les eaux brutes subissent d’abord un pré- traitement de dégrossissage, destiné à extraire les gros éléments, ou les éléments gênants pour les traitements ultérieurs. Il consiste en un dégrillage et un tamisage (l’eau traverse une grille et un tamis qui retiennent les déchets), un dessablage (évacuation des sables et graviers déposés au fond des bassins), un déshuilage (récupération des graisses remontées en surface grâce à une injection d’air) et enfin, une évacuation et un traitement des sables et déchets ainsi récupérés. Dans une deuxième étape, l’eau subit un traitement de décantation, visant à éliminer les particules de plus grosse taille. Cette phase est parfois suivie de traitements physico-chimiques plus poussés tels que la coagulation, la floculation, et la clarification par décantation ou flottation, en vue d’éliminer les particules. Ces traitements sont ensuite complétés par une épuration biologique, dans le but d’éliminer les matières organiques carbonées (excréments…) et une partie de l’azote. Le traitement des eaux usées produit d’une façon inévitable des boues qui doivent être éliminées ou de préférence valorisées. En 2001, 937 000 tonnes de boues de stationsd’épuration urbaine (matières sèches), soit environ 9,9 Mt de boues brutes ont été éliminées en France [IFE02]. 56 % de ces boues ont été épandues sur des sols agricoles, 24 % mises en décharges et 17 % incinérées. Les prévisions font état d’une tendance à l’augmentation de la production des boues, de sorte que le million de tonnes est aujourd’hui très vraisemblablement dépassé. A la suite de la législation européenne en matière d’épuration des eaux usées, les quantités des boues croîtront de manière très significative dans les années à venir. En même temps, les filières d’élimination s’amenuisent, notamment comme conséquence de la réduction planifiée par l’Union Européenne des quantités des déchets biodégradables mis en décharge [RCE99]. La gestion de ces boues devient d’autant plus problématique que la mise en décharge de produits organiques est soumise à de sérieuses restrictions.

Les principales filières d’élimination et de valorisation

Outre les traitements dédiés à l’épuration de l’eau, la filière boue reprend les opérations concernant spécifiquement les boues. Au pied des décanteurs, les boues contiennent encore une proportion d’eau élevée (supérieure à 95 %). Différentes phases de conditionnement et de déshydratation sont appliquées afin de les stabiliser et de réduire leur teneur en eau pour permettre une valorisation ultérieure. Au niveau européen, les principales filières de gestion des boues restantes sont la valorisation en agriculture ou épandage, la mise en décharge et l’oxydation thermique par voie humide ou par incinération, le rejet à la mer étant interdit depuis 1998. Afin d’illustrer l’importance de la problématique des boues, le tableau 1.1 présente pour les tonnages de boues en France, la répartition suivant les différentes filières de valorisation ou d’élimination. Le poids prépondérant de la filière « valorisation agricole » par rapport à la moyenne nationale est souligné.