ETUDE ET TRAITEMENT DES BOUES D’UNE STATION D’EPURATION

Année Universitaire : 2011 / 2012

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ----------------------

FACULTE DES SCIENCES -----------------------

DEPARTEMENT DE CHIMIE MINERALE ET DE CHIMIE PHYSIQUE

----------------------- LICENCE D’INGENIERIE EN SCIENCES

ET TECHNIQUES DE L’EAU ---------------------

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

en vue de l’obtention

du DIPLOME de LICENCE

ETUDE ET TRAITEMENT DES BOUES D’UNE STATION D’EPURATION

Présenté par :

TSIORIFITIAVANA Andoniaina RAHAJAHARIMANANA Vololoniaina Violette

Soutenu le 13 Juin 2013 devant la Commission d’Examen composée de :

Président : Monsieur. ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana

Examinateur : Monsieur. RAZAFIMAHATRATRA Jaona

Rapporteur : Monsieur. RANDRIANANDRASANA Richard

Centre National de Recherche

Industrielle et Technologique

Laboratoire National des Travaux

Publics et des Bâtiments

i

REMERCIEMENTS

« Je puis tout par Celui qui me fortifie.»

Philippiens 4 :13

En préambule de ce mémoire, il nous est particulièrement agréable d’exprimer nos remerciements

au Seigneur de nous avoir donné la force de mener à bien l’élaboration de ce mémoire de fin

d’études.

Nous tenons à remercier sincèrement Professeur RAHERIMANDIMBY Marson, Doyen de la

faculté des Sciences.

Nous tenons témoigner notre reconnaissance et notre gratitude les plus sincères à Messieurs

RAZAFIMAHATRATRA Jaona, de la formation LISTE, et RANDRIANANDRASANA Richard,

du CNRIT, qui, en tant que Directeurs de ce mémoire, se sont toujours montrés à l'écoute et très

disponibles tout au long de sa réalisation.

Nos remerciements s’adressent également à Docteur TIANASOA RAMAMONJY Manoelson,

Chef de Département de la Chimie Minérale et de la Chimie Physique, et le Professeur

RAZANAMPARANY Bruno, Responsable de la formation LISTE.

Nous exprimons notre gratitude au Docteur ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana, Maître

de Conférences à la Faculté des Sciences, qui a bien voulu présider cette présentation de

mémoire :

Ce travail de mémoire n’aurait pu être mené de façon efficace et rigoureuse en parallèle à notre

formation académique sans l’aide des différents enseignants et personnels administratifs de la

Faculté, ainsi que le Centre de recherche CNRIT, la Société anonyme, le laboratoire LNTPB et en

particulier Monsieur RANDRIAMALALA Tiana Richard, Ingénieur Chef de département

Matériaux-Recherche et Développement, à qui nous adressons toute notre gratitude.

Enfin, nous n'oublions pas nos parents pour leur contribution, leur soutien et leur patience. Nous

adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et amis, qui nous ont toujours

soutenu et encouragé au cours de la réalisation de ce mémoire. Merci à tous et à toutes.

ii

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS ...................................................................................................................................... i

TABLE DES MATIERES ............................................................................................................................ ii

NOTATIONS ET ABREVIATIONS ........................................................................................................... v

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX ........................................................................................ viii

INTRODUCTION ......................................................................................................................................... 1

PARTIE I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ........................................................................................... 2

I.1 Définition et origine des boues ............................................................................................................. 2

I.1.1 Définition des boues ...................................................................................................................... 2

I.1.2 Origine des boues .......................................................................................................................... 2

I.1.3 Notion sur le traitement des eaux usées ....................................................................................... 2

I.2 Types et caractéristiques des boues ...................................................................................................... 6

I.2.1 Les boues primaires ou aussi boues fraiches ............................................................................... 6

I.2.2 Les boues secondaires ou les boues biologiques .......................................................................... 6

I.2.3 Les boues physico-chimiques ........................................................................................................ 7

I.2.4 Les boues d'aération prolongée .................................................................................................... 8

I.3 Compositions des boues ........................................................................................................................ 9

I.3.1 La matière organique .................................................................................................................... 9

I.3.2 Les éléments fertilisants et amendements .................................................................................... 9

I.3.3 Les contaminants chimiques inorganiques et organiques ......................................................... 10

I.3.4 Les micro-organismes pathogènes .............................................................................................. 10

I.3.5 Les facteurs caractérisant sa nature ........................................................................................... 11

I.3.6 Les facteurs caractérisant sa structure ....................................................................................... 12

I.4 La classification des boues ................................................................................................................. 12

I.4.1 La classe organique hydrophile .................................................................................................. 13

iii

I.4.2 La classe minérale hydrophile .................................................................................................... 13

I.4.3 La classe huileuse ....................................................................................................................... 13

I.4.4 La classe minérale hydrophile-hydrophobe ............................................................................... 13

I.4.5 La classe fibreuse ........................................................................................................................ 13

I.5 Problématiques sur les boues ............................................................................................................ 13

I.6 Mode de traitement des boues ............................................................................................................ 14

I.6.1 Épaississement ............................................................................................................................. 15

I.6.2 La déshydratation ........................................................................................................................ 17

I.6.3 Les conditionnements .................................................................................................................. 18

I.6.4 La Stabilisation ............................................................................................................................ 18

I.6.5 L'oxydation thermique ................................................................................................................... 19

I.6.6 L’incinération .................................................................................................................................. 19

PARTIE II. ETUDE EXPERIMENTALE ......................................................................................... 21

II.1 Types et origines des boues .............................................................................................................. 21

II.1.1 Types de boues ........................................................................................................................... 21

II.1.2 Origine des boues ....................................................................................................................... 21

II.2 Méthode d’analyse des boues ........................................................................................................... 23

II.2.1 Paramètres à analyser ............................................................................................................... 23

II.2.2 Techniques d’analyse ............................................................................................................... 23

II.3 Interprétations et discussions ........................................................................................................... 37

II.4 Mode de traitement des boues ........................................................................................................... 38

II.4.1 L’épaississement ........................................................................................................................ 39

II.4.2 La déshydratation ...................................................................................................................... 39

II.5 Proposition ........................................................................................................................................ 39

II.5.1 Séchage ...................................................................................................................................... 39

II.5.2 L'incinération ............................................................................................................................ 40

PARTIE III. VALORISATION DES BOUES .................................................................................... 42

iv

III.1 Principe de la valorisation des boues .............................................................................................. 42

III.2 Récupération de produits ................................................................................................................ 42

III.3 Récupération d'énergie ................................................................................................................... 43

III.4 Valorisation agricole ....................................................................................................................... 43

III.4.1 Épandage agricole .................................................................................................................... 43

III.4.2 La réhabilitation des terrains ................................................................................................... 43

III.5 Autres voies de valorisation ............................................................................................................. 44

CONCLUSION ............................................................................................................................................ 46

ANNEXE ...................................................................................................................................................... 47

BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................................... 51

RESUME ...................................................................................................................................................... 52

ABSTRACT ................................................................................................................................................. 52

FICHE DE RENSEIGNEMENT ............................................................................................................... 52

v

NOTATIONS ET ABREVIATIONS

1. Minuscules latines

Cst Centistockes

2. Majuscules latines

� Ecoulement

�� Masse d’une capsule vide

�� Masse d’une capsule contenant un échantillon humide

�� Masse d’une capsule contenant un échantillon sec

�� Teneur en matières volatiles sèches

�, � Contrainte de l’échantillon pour une valeur d’enfoncement

’� , ’� Contrainte de référence pour un matériau type

� Valeur de la perte au feu

� Viscosité

�� Teneur en eau optimale

X Indiquant le nom anonyme de la société de cartonnerie

3. Abréviations

BA Boues d’Aération

BM Boues Mixtes

vi

BP Boues Primaires

BPC Boues Physico-chimiques

BS Boues Secondaires

CBR California Bearing Ratio

DBO5 Demande Biochimique en Oxygène pendant 5 jours

DCO Demande Chimique en Oxygène

ED Eau Distillée

ERI Eaux Résiduaires Industrielles

ERU Eaux Résiduaires Urbaines

GDE Grille d'Epaississement

IAA Industrie Agro-Alimentaire

LNTPB

MDF

Laboratoire National des Travaux Publics et Bâtiments

Fibres à moyennes densité

MES Matières En Suspension

MS Matières Sèches

MVS Matières Volatiles Sèches

NTK Azote Kjeldahl

OM Ordures Ménagères

OVH Oxydation par Voie Humide

PCI Pouvoir Calorifique Inférieur

vii

PF Perte au Feu

STEP Stations d’Epuration

TAC Titre Alcalimétrique Complet

TA Titre Alcalimétrique

TS Temps de Séchage

viii

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX

Figure I.01 : Etape de traitement d’eau usée ................................................................................ 5

Figure I.02 : Les boues primaires ................................................................................................. 6

Figure I.03 : Les boues secondaires ............................................................................................. 7

Figure I.04 : Les boues physico-chimiques .................................................................................. 7

Figure I.05 : Les boues d’aération prolongée ............................................................................... 8

Figure I.06 : Les boues mixtes ..................................................................................................... 8

Figure II.01 : Boues de la société ............................................................................................. 21

Figure II.02 : Système de traitement de la société ................................................................... 22

Figure II.03 : Courbe résultat de l’essai Proctor ...................................................................... 26

Figure II.04 : Les matériels utilisés pour le MS ...................................................................... 27

Figure II.05 : Les matériels utilisés pour le MVS ................................................................... 29

Figure II.06 : Courbe de poiçonnement ................................................................................... 33

Figure II.07 : Les matériels utilisés pour le PF ....................................................................... 36

Tableau II.01: Résultat de l’essai Proctor ...................................................................................... 25

Tableau II.02: Résultats de l’essai après 96 heures ....................................................................... 32

Tableau II.03: Récapitulation des résultats d’analyses .................................................................. 38

1

INTRODUCTION

La demande en eau pour l’industrie dépend de sa production. Cette demande d’eau dépend en

général de la technologie de l’industrie concernée et de l’ensemble de prix des facteurs utilisés

dans la production ; ces facteurs peuvent être substituables ou complémentaires de l’usage de

l’eau. Il faut de l’eau pour fabriquer de nombreux produits, mais elle sert aussi au lavage, ou

encore au chauffage.

La technologie d’épuration des eaux usées entraine la production de grande quantité de boues

pendant les différentes phases d’épuration.

C’est pourquoi on doit se préoccuper du devenir de ces boues.

Malgré la crise actuelle et les difficultés du secteur industriel, une société a choisi de valoriser ses

boues en respectant à la fois l'environnement et leurs intérêts économiques. Compte tenu de la

qualité, nous avons entrepris une étude pour évaluer leur potentiel économique.

Notre étude a pour objectif de traiter et valoriser ces boues en les récupérant en tant que produits

réutilisables pour mieux conserver l’environnement. Pour en savoir plus on va illustrer dans une

première partie une étude bibliographique, puis en deuxième une étude expérimentale et

troisièmement les valorisations possibles pour ces types de boues.

2

PARTIE I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

I.1 Définition et origine des boues

I.1.1 Définition des boues

Une boue désigne en général, un résidu organique ou minéral pouvant être solide, liquide ou

même pâteux. Elle est caractérisée par son aspect, mais spécifiquement, c'est son origine

complétée par sa caractérisation chimique qui déterminera sa filière de traitement.

Dans cette étude on parle particulièrement des boues d’épuration qui sont des résidus issus du

traitement réalisé par les stations d'épuration d'eaux usées industrielles.

Les boues d’épuration sont des déchets recyclables obtenues d’après l’épuration des eaux usées

urbaines qu’industrielles. Ce sont des suspensions complexes formées d'eau, de matière organique

et inorganique de différentes tailles ainsi que d'une population microbienne très variée. Le volume

et les caractéristiques des boues varient en fonction de leurs origines et des types de traitement

donné à l'eau usée.

I.1.2 Origine des boues

Les boues d'épuration peuvent être d'origine primaire, secondaire ou sont digérées. Selon l'étape

de traitement subi par l’eau usée.

Généralement, les types de processus à employer dans une chaîne de traitement dépendent de la

qualité de l'eau usée à traiter et du taux d'élimination des polluants envisagés .Ces procédés de

traitement génèrent des boues d'épuration. [1]

I.1.3 Notion sur le traitement des eaux usées

I.1.3.1 Définition d’eaux usées

Les eaux usées sont des effluents provenant des différentes utilisations que ce soient domestiques

ou industrielles ou même des eaux de ruissellement. Ces eaux contiennent des importantes

quantités en matières polluantes provoquant la contamination du milieu dans lequel elles sont

déversées.

3

I.1.3.2 Les différents types d’eaux usées

On peut classer les eaux usées en deux types, qui sont : les ERU et les ERI.

a. Les Eaux Résiduaires Urbaines (ERU) :

Ce sont des eaux issues des rejets provenant des activités humaines enrichies des produits plus

complexes. Parmi les eaux usées urbaines, on a des eaux usées domestiques et des eaux de

ruissellement; dont les eaux usées domestiques sont des eaux provenant des activités ménagères à

savoir les lessives, les nourritures et les autres nettoyages domestiques, ainsi les eaux de

ruissellement sont des eaux qui ruissellent sur les toitures, les cours, les jardins, les voies

publiques et les marchés ceux qui entrainent toutes sortes de déchets minéraux et organiques : de

la terre, des limons, et des boues. C’est pourquoi les eaux de ruissellement contiennent toutes

sortes de bactéries, de moisissures et de champignons en quantités considérables.

b. Les Eaux Résiduaires Industrielles (ERI) :

Ce sont des eaux issues des rejets provenant des activités industrielles dont les sources polluantes

se différencient selon les matières premières utilisées et les produits de transformations.

Les effluents provenant des usines sont de deux sortes :

• Les effluents à caractère nettement industriel dus aux activités propres de l’usine qui sont

des liquides résiduaires résultant des fabrications pouvant contenir des substances et des

solutions de sous-produit,

• Les effluents des ateliers qui sont des eaux étant utilisées dans des circuits de réfrigération,

ayant servies à nettoyer ou à laver les appareils, les machines et diverses installations.

I.1.3.3 Caractéristiques des effluents

Les eaux usées municipales et industrielles renferment une grande variété de polluants d'origine

organique, inorganique et biologique qui vont se trouver en suspension, sous forme de colloïdes

ou dissoutes y compris les boues. Ces polluants peuvent engendrer des contaminations,

fermentations et sédimentations ou même toxiques.

4

Les polluants organiques sont des protéines, des hydrates de carbone, des acides gras, des huiles et

des matières synthétiques comme les agents tensioactifs, les phénols ainsi que les pesticides.

Si les éléments sont fermentescibles, les polluants sont dits biodégradables comme le cas des eaux

ménagères.

Les polluants d'origine inorganique renferment des chlorures, des sels minéraux comme

le calcium, le magnésium, le potassium, le phosphore, l'azote et le soufre, ainsi que des ions

métalliques tels que le cuivre, le cadmium, le plomb, le chrome, le manganèse, le nickel, le fer,

le mercure et le zinc. On a aussi des éléments inertes sous forme de sédiments tels que les sables,

les argiles et les poussières.

Les polluants dits biologiques sont les micro-organismes tels que les bactéries, les protozoaires,

les virus et les parasites. L'enlèvement de ces polluants est réalisé à l'aide de procédés physiques,

chimiques et biologiques. [1] [2]

En vue de résoudre le problème de pollution dû aux déversements et dépôts directs ou indirects

de matières de toutes natures et plus généralement de tout fait de provoquer ou d’accroitre la

dégradation des eaux ; des traitements doivent être considérés pour pouvoir dépolluer ces eaux.

I.1.3.4 Types de traitement des eaux usées

Afin de préserver la qualité des eaux naturelles, les eaux usées sont épurées avant leur rejet dans le

milieu naturel. Ce traitement d’assainissement peut être collectif, regroupé ou autonome.

Les stations d’épurations sont des équipements épuratoires qui assurent une dépollution plus ou

moins poussée des eaux usées, et une production de boues. Elles font en général intervenir des

traitements biologiques aérobies comme les boues activées. Le procédé dit « à boues activées »

utilise l'épuration biologique dans le traitement des eaux usées. C'est un mode d’épuration par

culture libre. Ce procédé fait partie des traitements secondaires ainsi des procédés physiques et

chimiques.

Les procédés de traitement physique comprennent la sédimentation, la flottation, la floculation et

la filtration. Et pour les procédés chimiques, on a : la précipitation, la transmission de gaz,

l'adsorption et la désinfection. Tous ces procédés peuvent être regroupés dans des chaînes de

traitement dont le but est de conserver l’environnement.

5

La figure suivante représente les étapes de traitement complet d’épuration d’eau usée.

Figure I.01 : Etape de traitement d’eau usée

Traitements secondaires

Biologique Boues activées Lits bactériens Lagunage Physicochimique Floculation Coagulation Décantation Flottation

Eaux usées

Prétraitements

Dégrillage Dessablage Déshuilage Tamisage

Boue

Boue

Traitements primaires

Neutralisation Flottation

Décantation Filtration

Traitements tertiaires

Coagulation Décantation Filtration Adsorption sur Charbon actif Echanges d’ions Membrane

Boue

s

Traitements des boues

Digestion Epaississement Filtration Centrifugation Lagunage ou Lit de séchage

Valorisation Incinération Epandage Décharge

Eaux épurées

6

I.1.3.5 Objectifs de traitement des eaux usées

Le traitement des eaux usées a donc pour objectif de réduire la charge polluante qu’elles

transportent afin de rendre au milieu récepteur une eau de qualité, respectueuse des équilibres

naturels et de ses usages futurs.

I.2 Types et caractéristiques des boues

On distingue différents types de boues selon les traitements appliqués pour épurer l’eau dans un

milieu boueux.

I.2.1 Les boues primaires ou aussi boues fraiches

Elles sont les résultats du traitement primaire des effluents produits par la décantation primaire qui

est une simple décantation des matières en suspension (MES) contenues dans les eaux usées, 70 %

de ces MES peuvent ainsi être retenues en formant des dépôts. Elles présentent des concentrations

élevées en matière minérale comme le sable, mais aussi en matière organique pouvant évoluer.

Différentes études ont été réalisées en matière de production de boues primaires.

Figure I.02 : Les boues primaires

I.2.2 Les boues secondaires ou les boues biologiques

Ce sont des boues produites d’un traitement bactérien des effluents ayant de concentrations

médiocres (10 �/�). Elles sont riches en matières organiques et sont essentiellement formées par

les résidus de bactéries “cultivées” dans les ouvrages d’épuration. Ces bactéries se sont nourries

des matières organiques contenues dans les eaux usées et les ont digérées.

7

Figure I.03 : Les boues secondaires

I.2.3 Les boues physico-chimiques

Les boues physico-chimiques sont proches des boues primaires, mais contiennent en plus certains

produits floculant ; si durant le traitement de l’eau usée, il a été rajouté un réactif comme les sels

de fer ou d’aluminium, et autres agents floculant pour agglomérer les fines particules et améliorer

la décantation. Ainsi 90% des MES peuvent être captées. Séparées par décantation, les boues

obtenues renferment une partie importante de sels minéraux issus des eaux brutes et de l’agent

coagulant.

Figure I.04 : Les boues physico-chimiques

8

I.2.4 Les boues d'aération prolongée

Elles sont obtenues sans décantation primaire avec des matières polluantes intensivement aérées.

Les boues sont peu concentrées, moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances.

Figure I.05 : Les boues d’aération prolongée

A part ces boues, on distingue des boues mixtes constituées d’un mélange de boues primaires et

biologiques, elles proviennent de la plupart des stations de traitement complètes.

Figure I.06 : Les boues mixtes

Les caractéristiques des boues sont extrêmement variables d'une source à l’autre.

Elles dépendent de la nature des effluents et du type de traitement appliqué.

9

La caractérisation des boues passe par la détermination des paramètres suivants : pH, siccité,

pourcentage de matière organique, PCI, composition en NTK, NH4+, P2O5, K2O, CaO, MgO.

I.3 Compositions des boues

Les boues primaire et secondaire en mélange contiennent le plus souvent 95% d’eau et parfois

jusqu’à 98%. Avec les procédés d’épuration classique, on admet une production en boues sèches

de 0.8 kg / kg de DBO5 éliminé dont 0.3 kg pour les boues primaires et 0.5 kg pour les boues

secondaires. En d’autre terme, la teneur en matière sèche est de l’ordre de 40 à 60 kg/m3 de boues.

Ces boues de couleur variable entre le brun et le gris sont putrescibles et aptes à dégager de

mauvaises odeurs. Elles contiennent des matières organiques qui sont les constituants des

microorganismes sous formes de flores et faunes variées comme les bactéries, les virus, les

champignons, les algues et les parasites intervenus dans l’épuration et sont facilement

dégradables.

Elles contiennent également des substances minérales, qui se trouvent dissoutes ou bien fixées sur

les flocs par adsorption telles que les sels minéraux, les oligo-éléments et les substances toxiques.

[5]

I.3.1 La matière organique

La concentration en matière organique peut varier de 30 à 80 % dans les boues des STEP. Elle est

constituée de matières particulaires éliminées par gravité dans les boues primaires qui sont des

lipides, des polysaccharides, des protéines et des acides aminés, de la lignine, ainsi que des

produits de métabolisation et des corps microbiens résultant des traitements biologiques

(digestion, stabilisation). [5] [6]

I.3.2 Les éléments fertilisants et amendements

Selon la dose appliquée, les boues peuvent couvrir, en partie ou en totalité, les besoins des cultures

en azote, en phosphore, en magnésium, en calcium et en soufre ou peuvent aussi corriger des

carences à l’exception du potassium. Les éléments en traces tels que le cuivre, le zinc, le chrome

et le nickel présents dans les boues sont aussi indispensables au développement des végétaux et

des animaux. [5] [6]

10

I.3.3 Les contaminants chimiques inorganiques et organiques

Ces mêmes éléments traces métalliques indispensables au développement des végétaux et des

animaux peuvent se révéler toxiques à trop fortes doses. D’autres, tel que le cadmium et le plomb

sont des toxiques potentiels. Ainsi, un polluant peut être défini comme un élément ou un composé

chimique ordinaire dont la nocivité n'apparaît qu'à partir d'une certaine concentration. Aussi, dans

les boues, une multitude de polluants organiques peuvent se trouver en concentration en général

de l’ordre de µg/kg MS. [5]

La nature et la concentration des eaux usées en polluants organiques et inorganiques sont très

dépendantes des activités raccordées au réseau. L'essentiel des contaminations chimiques vient des

rejets industriels et dans une moindre mesure des rejets domestiques. Du fait de la décantation lors

du traitement, ces contaminants chimiques se retrouvent dans les boues à de très grandes

concentrations par rapport aux eaux usées. [6]

I.3.4 Les micro-organismes pathogènes

Les boues contiennent des milliards de microorganismes vivants qui jouent un rôle essentiel dans

les processus d'épuration. Seul une infime partie est pathogène (virus, bactéries, etc.) et provient

en majorité des excréments humains ou animaux.

La concentration d'une eau usée en germes pathogènes dépend du secteur d'activité d’origine: les

eaux provenant d'abattoir ou de toute industrie traitant de produits d'animaux sont très largement

contaminées. Ainsi, par mesure de précaution, et afin d’éviter de propager la maladie de la vache

folle, il est interdit d'utiliser les boues d'épuration provenant des eaux usées des abattoirs ou des

équarrissages pour fabriquer de la fumure ou du compost.

Les boues de cartonnerie contiennent beaucoup d’éléments, tel que l'azote (N), le phosphore (P),

le potassium (K), le calcium (Ca) et le magnésium (Mg). Cependant, leurs concentrations et le

ratio C/N varient selon le type du procédé de mise en pâte, le type de matières premières utilisées

et le niveau de la décomposition microbienne qui s'est produite pendant le traitement secondaire.

Les boues primaires sont constituées principalement de matières organiques sous la forme de la

matière cellulosique ou de fibres de bois. Elles contiennent généralement de 0,3% ou moins

d'azote en poids sec, avec un ratio C/N > 100 :1. Lors du traitement secondaire des boues, l'azote,

le phosphore et le potassium sont ajoutés pour assurer le fonctionnement des activités

11

microbiennes. Ce qui explique que les boues secondaires sont riches en azote (3 - 4%) et ont une

teneur en phosphore qui varie de 0,1 à 0,3%. [5]

D’une façon générale, les boues doivent subir un prétraitement avant leur utilisation en

agriculture. Il existe deux facteurs importants qui permettent de déterminer les compositions des

boues. [5]

I.3.5 Les facteurs caractérisant sa nature

I.3.5.1 La concentration en matière sèche (MS)

Elle s’exprime généralement en g/l ou en pourcentage en poids et est déterminée par séchage à

105°C jusqu’à poids constant. Pour des boues liquides, elle est généralement proche de la teneur

en matières en suspension (MES), déterminée par filtration ou centrifugation.

I.3.5.2 La teneur en matière volatiles (MV) :

Exprimée en pourcentage en poids des MS, elle se détermine par gazéification dans un four à 550-

600°C. Pour les boues de la classe organo-hydrophile notamment, elle est souvent proche de la

matière organique (MO) et est caractéristique de la matière azotée.

I.3.5.3 La Composition Elémentaire Pondérale

Les compositions élémentaires pondérales sont surtout pour les boues organiques :

• Carbone et Hydrogène pour apprécier le degré de stabilisation ou calculer le pouvoir

calorifique inferieur,

• Azote et Phosphore pour apprécier la valeur agricole de la boue,

• Autres composés (métaux lourds par exemple).

Pour les boues minérales, on distingue les teneurs en Fer, Magnésium, Aluminium, Chrome, en

sels de calcium (carbonates et sulfates), et en silice, ...

I.3.5.4 La composition de l’eau interstitielle

La composition de l’eau interstitielle des boues sont :

• Les substances dissoutes

12

• TAC, TA

• DCO, DBO5, pH

I.3.6 Les facteurs caractérisant sa structure

I.3.6.1 La Viscosité

La viscosité peut être considérée comme une mesure de l’intensité des forces inter-particulaires.

Elle permet également d’évaluer le caractère thixotropique d’une boue. Cette caractéristique est

appréciée les possibilités de collecte, de transport et de pompage d’une boue.

I.3.6.2 Le caractère granulométrique

L’analyse granulométrique permet de caractériser les boues et de comprendre leurs

fonctionnements.

La répartition des différentes fractions granulométriques permet de classer ces boues dans une

classe de texture, qui définit certains paramètres de comportement physiques, de rétention en eau

utile, de capacité à stocker les éléments fertilisants, de risques de pertes par lessivage.

Certaines équations ou abaques, basées sur la granulométrie, permettent d’estimer des potentiels

ou des risques.

I.3.6.3 La nature de l’eau contenu dans la boue

L’eau contenue dans la boue est la somme

• D’une eau libre facilement éliminable et

• D’une eau liée comprenant : l’eau capillaire, l’eau d’hydratation colloïdale, l’eau cellulaire

et chimiquement liée.

I.4 La classification des boues

On peut classer les boues selon leur composition, cette composition dépend à la fois de la nature

de la pollution initiale de l’eau et de procédés d’épuration auxquels cette eau a été soumise,

traitements physiques, physico-chimiques ou biologiques. [5]

13

I.4.1 La classe organique hydrophile

C’est une des classes les plus étendues. Les difficultés de déshydratation de ces boues sont dues à

la présence d’une fraction importante de colloïdes hydrophiles. Se rangent dans cette catégorie

toutes les boues résultant du traitement biologique d’eaux résiduaires, et dont la teneur en matière

volatile peut atteindre jusqu’à 90%de la totalité de matières sèches par exemple pour les eaux

résiduaires d’IAA et de chimie organique.

I.4.2 La classe minérale hydrophile

Ces boues contiennent des hydroxydes métalliques formés au cours des procédés physico-

chimiques par précipitation d’ions métalliques présents dans l’eau à traiter (Al, Fe, Zn, Cr) ou dûs

à l’emploi de floculant minéraux (sels ferreux ou ferriques, sels d’aluminium).

I.4.3 La classe huileuse

Elle est caractérisée par la présence dans les effluents de quantités même faibles d’huiles ou de

graisses minérales (ou animales). Ces huiles sont en émulsion ou adsorbées aux particules

boueuses hydrophiles ou hydrophobes. Une fraction de boues peut aussi être présente en cas de

traitement finale par boues activées par exemple le traitement d’eaux résiduaires de raffinerie.

I.4.4 La classe minérale hydrophile-hydrophobe

Ces boues comprenant principalement de matière hydrophobe contiennent suffisamment de

matières hydrophiles pour que l’influence défavorable de celles–ci en déshydratation devienne

prépondérante. Ces matières hydrophiles sont souvent les hydroxydes métalliques.

I.4.5 La classe fibreuse

Ces boues sont généralement faciles à déshydrater sauf lorsque la récupération poussée de fibres

fait évoluer cette classe vers le type hydrophile, par suite de la présence d’hydroxydes ou de

boues biologiques.

I.5 Problématiques sur les boues

Les problèmes des boues apparaissent actuellement, pour les collectivités, comme préoccupants

que ceux des effluents liquides.

14

Les boues de stations d'épuration contiennent deux (02) sortes d'éléments indésirables qui sont

potentiellement dangereux pour l'homme, les animaux ou l'environnement : ce sont des agents

pathogènes et des contaminants chimiques provenant des polluants contenus dans les effluents.

Le danger pour l'homme et les animaux créé par l'apport de ces contaminants au sol sont fonction

de la capacité d'absorption des végétaux, qui conditionne la contamination de la chaîne alimentaire

et de la potentialité toxique susceptible de s'exercer chez le consommateur.

Le problème des odeurs aux abords des stations d’épurations constituent un type de nuisance

souvent évoquée par la population voisine de ces installations.

On peut également retrouver dans les boues une partie des médicaments éliminés avec les eaux

usées, et qui n'ont pas eu le temps d'être dégradées ou qui n'ont pas été rejetées dans le cours d'eau

récepteur. Leurs devenirs et leurs impacts sont encore très mal connus.

La qualité des eaux usées détermine la qualité des boues. Les stations d'épuration recueillent des

rejets contenant un très grand nombre de polluants selon les activités raccordées au réseau

d'assainissement pouvant ainsi contaminer les nappes phréatiques selon la structure géologique du

milieu de déversement . Les boues d'épuration peuvent contenir des composés dont les effets sont

indésirables, soit pour la conservation des sols, soit pour la qualité alimentaire des cultures, donc

délicate pour la santé de l'homme et des animaux.

L’élimination des boues entraine toujours des frais d’exploitation importante, c’est la raison pour

laquelle leur traitement est souhaitable mais les procédés mis en œuvre sont très différents selon

qu’il s’agit d’une grande, moyenne ou petite station. [2] [3] [4]

I.6 Mode de traitement des boues

Toutes les boues nécessitent une forme de traitement ou une autre, avant d'être rejetées dans le

milieu naturel ou d'être éventuellement réutilisées. [1] [2] [2] [3] [4] [5] [6]

Le traitement des boues doit répondre au moins à l'un des deux objectifs suivants :

• Réduction du volume,

• Réduction du pouvoir fermentescible

15

La réduction du volume peut être obtenue :

• Soit par un épaississement, après lequel la boue demeure fluide,

• Soit par déshydratation (drainage et séchage naturels, séparation mécanique),

• Soit après déshydratation, par séchage thermique ou incinération.

La réduction du pouvoir fermentescible (ou stabilisation) peut être obtenue par :

• Digestion anaérobie,

• Stabilisation aérobie,

• Stabilisation chimique,

Les traitements qu’on impose aux boues s’effectuent généralement en plusieurs étapes.

I.6.1 Épaississement

C’est la première étape des traitements des boues qui consiste à minimiser leur volume.

On a une augmentation de concentration des boues collectées dans les décanteurs de clarification.

On dispose quatre techniques principales d'épaississement.

I.6.1.1 Epaississement par décantation

L'épaississement par décantation est le plus souvent mis en œuvre sans conditionnement préalable

(en dehors du cas de conditionnement thermique de boues organiques). L'apport de chaux est

parfois appliqué sur des boues fermentescibles afin d'éviter les dégagements gazeux qui

perturbent la décantation et provoquent de mauvaises odeurs. Sur ces mêmes boues, il y a lieu de

limiter le temps de séjour (un jour en général).

I.6.1.2 Epaississement par flottation

L'épaississement statique par décantation a des performances très limitées sur les boues fortement

organiques très fermentescibles et sur d'autres boues colloïdales (boues d'hydroxydes).

L'épaississement par flottation présente alors des avantages décisifs :

• Réduction de la surface et du volume des ouvrages d'épaississement,

16

• Production de boues épaissies plus concentrées.

Cette technique entraîne une dépense énergétique supérieure, mais celle-ci est largement

compensée par les bénéfices retirés dans l'exploitation et également le dimensionnement de toute

la ligne de traitement de boues: ouvrages de stabilisation et équipements de déshydratation.

Un conditionnement préalable de la boue, au moyen de polymères, améliore les performances; il

est parfois indispensable. La mise en contact intime MES-polymères bulles doit être alors très

soignée. La pressurisation peut être de type direct ou indirect.

I.6.1.3 Epaississement par centrifugation

Des décanteuses continues, de conceptions particulières (décanteuses cylindriques à buses par

exemple) ou à paramètres constructifs adaptés sont utilisables pour épaissir les boues biologiques

en excès.

Les siccités des boues épaissies varient de 4 à 8 %, mais le rendement d'extraction est

généralement inférieur à celui obtenu par flottation.

L'emploi de polymères (de 1 à 3 kg par tonne de MES) est utile, surtout si l'on désire obtenir un

centrifugat peu chargé. La consommation de réactifs est aussi très dépendante des variations de

concentration de la boue entrante.

Le procédé est beaucoup plus sensible que la flottation aux changements de caractéristiques de la

boue.

I.6.1.4 Épaississement par drainage

La réduction en volume des boues est devenue aussi un objectif prioritaire dans les petites et

moyennes stations. Les techniques d'épaississement précédemment décrites y conduisent souvent

à des ensembles trop coûteux et/ou trop exigeants en main-d’œuvre spécialisée.

Par ailleurs, un des objectifs recherchés sur les stations d'épuration évacuant, de façon

saisonnière, leurs boues en culture, est de disposer de boues, certes épaissies, mais aisément

pompables et épandables par les moyens habituels.

17

L'épaississement par drainage est une solution intéressante. Différents dispositifs peuvent être

utilisés (tambour, poches filtrantes, etc.) mais la grille GDE est l’appareil qui allie à la fois

simplicité d'emploi et fiabilité.

L'apport d'agent de floculation s'effectue à travers un mélangeur statique placé en aval de la

pompe à boues. La grille GDE peut être placée, soit au niveau du sol avec reprise des boues

épaissies par pompage, soit directement sur le stockeur de boues épaissies. Cette dernière

disposition est particulièrement simple.

I.6.2 La déshydratation

Seconde étape du traitement des boues, la déshydratation intervient après l'épaississement. En

général, une boue est considérée apte à être déshydratée quand sa concentration est supérieure à

15 g/l. Le traitement produit alors des boues de l'ordre de 15 à 30 % de siccité (150 à 300 g/l).

La siccité du produit conditionne la filière d'élimination/valorisation :

• Besoin pour compostage : siccité de l'ordre de 15 à 30 %

• Incinération sans OM : siccité de l'ordre de 25 à 35 %

• Co-incinération avec OM : siccité de l'ordre de 15 à 30 %

• Mise en décharge : siccité > 30 %

On distingue deux techniques de déshydratation :

I.6.2.1 La Centrifugation

Il convient de souligner que la centrifugation est le procédé le plus compact. Cette technique est

recommandée pour des installations avec des débits de boues épaissies supérieurs à 20 m3/h.

I.6.2.2 La Filtration

La filtration peut être réalisée par différents procédés (filtre à bandes & filtre à plateaux).

Il convient en outre, pour mémoire, de mentionner le filtre sous vide, le filtre à disque et la presse

à vis, procédés aujourd'hui peu utilisés.

18

I.6.3 Les conditionnements

Conditionner une boue c’est la rendre apte à subir un traitement ultérieur ou à être déshydratée.

Cette étape de traitement permet de rendre les boues transportables.

On distingue deux procédés de conditionnement :

I.6.3.1 Le Conditionnement chimique:

Il consiste à ajouter des polymères.

Lors des opérations de déshydratation, il a pu être observé que des réactifs pouvaient

avantageusement être utilisés. En effet, par la réalisation d'une floculation des boues, la stabilité

colloïdale est cassée et la taille des particules augmentée. En général, le conditionnement est de

nature chimique mais le conditionnement thermique existe également.

I.6.3.2 Le conditionnement thermique:

Il consiste en une cuisson des boues à 180 - 220°C pendant une demi-heure à deux heures pour

casser les liaisons colloïdales propres à la rétention d’eau et de les rendre filtrables.

I.6.4 La Stabilisation

La stabilisation c’est une technique de transformation des boues afin de les rendre constante. Elle

est obtenue soit par une fermentation produisant du méthane, soit par mélanges avec des matières

carbonées.

Les traitements de stabilisation utilisés sont de types biologique, physique et chimique. Ils

s'appliquent aux boues mixtes fraîches, aux boues secondaires ou à l'ensemble des boues.

I.6.4.1 La stabilisation biologique

La stabilisation biologique s’effectue en deux étapes :

• La digestion anaérobie : Il consiste à oxyder les matières organiques présentes dans les

boues par voie de fermentation et s’opère à l’abri de l’air.

19

• La digestion aérobie : Il s’agit d’apporter de l’oxygène aux boues par l’intermédiaire de

turbine sous d’insufflateurs d’air afin de poursuivre l’oxydation de la matière organique.

I.6.4.2 La stabilisation chimique

a. Le Chaulage (pH 12, TS > 10 j)

C’est le fait d’ajouter aux boues une quantité importante de chaux (10 à 50 % de la MS, en

général 30 %) élevant le pH au delà de 12.

Le chaulage suppose généralement une déshydratation préalable des boues, sauf dans le cas du

filtre-presse où un lait de chaux est mélangé aux boues liquides. Les boues chaulées obtenues sont

de structure pâteuse ou solide.

b. La. Stabilisation aux nitrites (pH 2, TS > 2 h)

La stabilisation aux nitrites permet la stabilisation des boues liquides épaissies à 15 - 25 % par des

nitrites en milieu faiblement acide (+ 3 % de siccité) ce qui autorise aussi bien la valorisation

agricole que l'incinération.

I.6.5 L'oxydation thermique

L'oxydation thermique des boues est le traitement le plus accompli et le plus onéreux également.

Choisir cette voie implique de limiter au maximum l'utilisation de réactifs pour le traitement des

boues, et en particulier la chaux (abaissement du point de fusion, prise en masse, encrassement des

équipements).

On distingue sous cette appellation, l'incinération, la co-incinération avec des ordures ménagères

(OM) et l'oxydation par voie humide (OVH).

I.6.6 L’incinération

L'incinération conduit non seulement à l'élimination totale de l'eau interstitielle mais également à

la combustion des matières organiques des boues. C'est le procédé permettant d'obtenir les résidus

dont la masse est la plus faible: les cendres, constituées par les seules matières minérales de la

boue.

20

Un procédé d'incinération englobe évidemment toujours une phase de séchage avant

l'inflammation de la partie organique combustible de la boue.

Les boues des cartonneries sont des mélanges complexes, constituées des dizaines voire des

centaines de composés. Il est difficile de déterminer leurs compositions d'une manière générale en

raison de sa dépendance de la matière première, du processus, du type et la qualité des produits de

cartons fabriqués, du type et l'efficacité de l'équipement utilisé tant dans le processus principal que

dans les processus de traitement des effluents.

Si telles sont les informations concernant les boues d’épuration, dans la partie suivante on va voir :

Quelles sont les mesures à prendre pour les boues d’une société X travaillant dans le domaine de

la cartonnerie ? Ce qui nous amène à passer à la partie expérimentale.

21

PARTIE II. ETUDE EXPERIMENTALE

Pour cette étude expérimentale, on va voir le cas d’une société anonyme.

II.1 Types et origines des boues

II.1.1 Types de boues

Pour le cas de cette société on distingue deux types de boues : les boues primaires (BP) issues d'un

traitement physico-chimique, et les boues secondaires (BS) issues d'un traitement biologique.

Leurs aspects sont déterminés selon des analyses qu’on a effectuées au laboratoire.

Figure II.01 : Boues de la société

II.1.2 Origine des boues

La fabrication des cartons produit un rejet composé de fibres de bois trop courtes, d’amidon et

d’encre pour être utilisées. Ces petites fibres passent généralement par un double système de

traitement des eaux usées à la sortie de l'usine, contenant en énorme quantité des boues.

II.1.2.1 Processus de traitement des eaux usées de la société

En sortant de l’usine l’eau usée est collectée dans un bassin récepteur. Puis pompée pour être

déverser dans un décanteur primaire où on la mélange avec des produits floculants qui sont la

chaux et la sulfate d’alumine permettant de récupérer et de concentrer d’une part les matières

solides qui se déposent au fond et on récupère l’eau clarifiée à la surface.

22

Les boues ainsi formées passent dans un épaississeur à boues tandis que les eaux clarifiées qui

contiennent encore des matières en suspension passent dans une autre étape de traitement.

À l'intérieur de l’un de ces bassins, on réutilise les réactifs précédents en vue d’un traitement

physico-chimique, dans le second bassin les micro-organismes se nourrissent des matières

organiques dissoutes. La boue ainsi formée s'appelle boue secondaire mais de faible quantité.

À la sortie du second bassin on a des eaux traitées dont de la moitié sont réutilisée et autre moitié

sont rejetés dans l’environnement. Le schéma suivant illustre les étapes de traitement :

II.1.2.2 Schéma du système de traitement de la société

Le système de traitement de la société est décrit par la figure suivante.

Eau clarifiée

Réutilisation

Rejet

Figure II.02 : Système de traitement de la société

Eau traitée

Pompage

Eau usée

Usine

Bassin de réception

Mélangeur

Epaississeur des boues

Décanteur

Traitement biologique

Produits floculants

23

II.2 Méthode d’analyse des boues

II.2.1 Paramètres à analyser

On peut caractériser les boues par différents paramètres :

• La teneur en eau et la densité

• La siccité

• Le taux de matières volatiles sèches

• La teneur en matières minérales

• Le comportement mécanique

• L’analyse granulométrique

• Le potentiel d’hydrogène ou pH

• La viscosité

• La cendre

II.2.2 Techniques d’analyse

II.2.2.1 Teneur en Eau et Densité

a. But

L’analyse a pour but de déterminer, par un compactage normalisé d’intensité donnée, la teneur en

eau optimale et la densité sèche maximale.

b. Principe

Lorsqu’on compacte de façon identique des échantillons d’un même sol, à des teneurs en eau

différentes, on constate que la densité sèche γd varie et passe par un maximum pour un teneur en

eau déterminée dite optimale (WOP).

c. Mode opératoire

L’appareil utilisé est le moule Proctor ou le moule CBR.

On compacte l’échantillon dans le moule choisi, à l’aide d’une dame et suivant un processus

normalisé. C’est ce qu’on appelle par Essai Proctor.

24

Après chacune des 5 ou 6 compactages, on mesure la teneur en eau et la densité sèche.

d. Résultats d’analyse

On trouve les résultats dans les pages suivantes.

25

Tableau II.01: Résultat de l’essai Proctor

26

Figure II.03 : Courbe résultat de l’essai Proctor

27

II.2.2.2 Siccités ou matière sèche

a. But

La matière sèche ou la siccité est ce que l’on obtient lorsqu’on retire l’eau des boues.

Ce paramètre renseigne sur la consistance de boue, donnée obligatoire à connaitre pour toute

manipulation des boues.

b. Principe

Il consiste à déposer un volume connu de boues sur une coupelle puis on met à l’étuve à 105 °C.

On calcul la siccité après pesée.

c. Mode d’opératoire

Les matériels utilisés sont : des capsules, une étuve, un dessiccateur, une balance.

Les capsules Etuve à 105°C. Dessiccateur Balance

Figure II.04 : Les matériels utilisés pour le MS

• Identifier et mettre les capsules 2h à 105°C.

• Sortir et mettre 15 min au dessiccateur les capsules puis les peser.

• Déposer un volume de boues.

• Peser la capsule pleine.

• Peser la capsule après séjour à 105°C

• Calculer la siccité

On obtient la siccité à partir de la formule suivante :

Siccité � M�M�

� 100

28

Avec :

• �� : masse de l’échantillon humide

• �� : masse de l’échantillon sec

• �� : masse capsule vide


Lors de la pesée des éléments cités dans le mode opératoire, on a obtenu :

• Poids du capsule vide : �� 66,096 g

• Poids du capsule + échantillon humide : � � 86,111 g

• Poids de l’échantillon humide : �� 20,015 g

• Poids de l’échantillon sec : �� 3,215 g

La siccité ou teneur en matière sèche à 105°C pendant 24h :

3,21520,015 � 100 � 16, O6%

Ainsi, la Teneur en eau à 105°C pendant 24h:

20,015 & 3,21520,015 � 100 � 83,94%

La valeur de la siccité est 16, O6%.

II.2.2.3 Teneur en MVS

a. But

Pour la majorité des boues, la détermination de matières volatiles sèches permet d’évaluer la

quantité de matière organique contenue de ces boues résultant de la fermentation.

29

b. Principe

On met un volume de boues connu dans un four à 550°C. On calcule le MVS après pesée.


Les matériels utilisés sont : des capsules, un four, un dessiccateur, une balance.

Les capsules Dessiccateur Balance Four à 550°C.

Figure II.05 : Les matériels utilisés pour le MVS

• Identifier et mettre les capsules 2h à 550°C.




• Peser la capsule après séjour à 550°C

• Calculer les MVS

Les MVS se calculent à partir de la formule suivante :

MVS � M�M�

� 100

Avec :



d. Résultat d’analyse

Lors de la pesée des éléments cités dans le mode opératoire, on a obtenu :

• Poids de la capsule vide �� 220 ,48 g • Poids du capsule + échantillon humide � � 240,58 g

30

• Poids de l’échantillon humide �� 20,10 g

• Poids du capsule + échantillon sec �* � 222,31 g

• Poids de l’échantillon sec �� 1,830 g

La Teneur en MVS à 550°C pendant 5h:

1,83020,10 + 100 � 9,104%

20,10 & 1,83020,10 � 0,9089 + 100

Ainsi, la Teneur en eau à 550°C pendant 5h:

� 90,89%

II.2.2.4 Teneur en matières minérales

C’est la différence entre la teneur en matière sèche et la teneur en matière volatile sèche.

Le résultat de la soustraction donne :

16,06% & 9,104% � 6,956%

II.2.2.5 Comportement Mécanique

C’est l’analyse granulométrique par Essai de Portance Californien (CBR).

a. But

Cette analyse a pour but de déterminer la portance d’un sol

b. Principe de l’essai

Il consiste à la comparaison de l’enfoncement d’un poinçon dans le sol testé et dans un matériau

type.

c. Mode opératoire

Les appareils qu’on va utiliser pour les essais sont : un moule CBR, une machine de chargement,

un poinçon, un système de mesure.

31

Le matériau écrêté à 20 mm est compacté à la teneur en eau obtenue à l’essai Proctor modifié

dans un moule CBR. Après immersion du moule pendant 4 jours, on enfonce le poinçon dans le

matériau à vitesse constante telle que � � 1,27 mm/min.

On mesure l’enfoncement en fonction de la charge et on trace le diagramme CBR. Par définition

on note deux CBR :

/01� � ��* � 100

/01� � ��*

� 100

Avec :

• � : contrainte de l’échantillon pour une valeur d’enfoncement 2.50 mm

• � : contrainte de l’échantillon pour une valeur d’enfoncement 5.00 mm

• ’� : contrainte de référence pour un matériau type selon la valeur de l’enfoncement

• ’� : contrainte de référence pour un matériau type selon la valeur de l’enfoncement

Si /01� 2 /01� , alors le /01 n’est autre que le /01�.

Si /01� 3 /01� , on recommence l’essai ; et si les résultats sont similaires, le /01 vaut /01�.

d. Résultats d’analyses

On présente les résultats dans les pages suivantes.

32

Tableau II.02: Résultats de l’essai après 96 heures

33

Figure II.06 : Courbe de poiçonnement

34

II.2.2.6 Potentiel d’hydrogène

a. But

Cette analyse a pour but de déterminer l’acidité ou la basicité des boues.

b. Principe

On utilise un pH-mètre pour déterminer le pH.

c. Mode opératoire

On met directement le pH–mètre dans ces boues.


Ces boues ont un 45 � 7,5.

II.2.2.7 Viscosité d’ENGLER

a. But

Cette analyse a pour but de déterminer la vitesse d’écoulement.

b. Principe

Avant de mettre l’échantillon dans le récipient, il faut le tamiser à l’aide d’un tamis 0,63 μ dans

un bécher 1000 ml.

c. Mode opératoire

Il y a trois températures pour mesurer la viscosité ENGLER : 10°C , 20°C et 40°C, mais dans la

plupart des cas on effectue la mesure à 20°C.

Les matériels utilisés pour cette expérience sont : des appareils de viscosité ENGLER, un

thermomètre, un chronomètre, une fiole jaugée 200 ml, un bécher 1000 ml, un tamis 0,63 μ.

Il faut d’abord mesurer la viscosité de l’eau distillée à 20°C :

35

• Mettre les températures de l’ED par un thermomètre sonde et du milieu extérieur à l’aide du

tableau numérique à 20°C, ainsi que de l’échantillon.

• Quand les températures des milieux extérieurs et intérieurs sont égales à 20°C, on enlève la

tire bouchon pour que l’échantillon s’écoule dans une fiole jaugée de 200 ml puis on suit le

temps d’écoulement de l’échantillon par un chronomètre jusqu’au remplissage de la fiole.

• Et on mesure la viscosité de l’ED.

On procède ensuite à la mesure de la viscosité de l’échantillon :

• Remplir le récipient par l’échantillon à mesurer

• Mettre la température de l’échantillon à 20°C en y plongeant un thermomètre

• Mettre à 20°C la température du milieu extérieur

• Tirer la tire bouchon et mesurer le temps d’écoulement de l’échantillon par un chronomètre

jusqu’au remplissage de la fiole de 200 ml • Puis on mesure la viscosité de l’échantillon.


On mesure l’écoulement à 20°C à partir de la formule suivante :

� 20°/ � :;<4= >*é?@A�;<;BC >; �*é?DEBCF��@B à 20°/ ;B =;?@B>;:;<4= >*é?@A�;<;BC >; �*;EA >F=CF��é; à 20°/ ;B =;?@B>;

On exprime souvent les résultats de la viscosité en centistokes (cst).

La viscosité � est donnée par la formule suivante :

� � 34 H� & 1

�I � 10 cst

Les résultats obtenus en chronométrant l’expérience sont : Pour l’eau distillée à 20°/ : 40=, et

pour l’échantillon à 20°/ : 109=.

� 20°/ � 109=40= � 2,725 E

En convertissant en centistokes, on a � � 17,77 cst.

36

II.2.2.8 Cendre

a. But

L’analyse a pour but de déterminer le pouvoir calorifique des boues.

b. Principe

Il consiste à déposer un volume connu de boues sur une coupelle. On la met ensuite à l’étuve à

105 °C puis à 975°C pendant 24h.

On calcule la perte au feu (PF) après calcination.


Les matériels utilisés sont : des capsules, une étuve, un dessiccateur, une balance

Les capsules Dessiccateur Balance Etuve à 975°C

Figure II.07 : Les matériels utilisés pour le PF

• Identifier et mettre les capsules 2h à 105°C




• Peser la capsule après séjour pendant 24h à 975°C

On obtient la perte au feu par la formule suivante :

� � �� & ��. Avec :



37


Voici les résultats des pesées des échantillons humides et secs.

• Masse de la capsule : � � 29,118 g

• Masse du capsule + Echantillon humide : � � 39,131 g

• Masse du capsule + Echantillon sec : � � 31,056 g

D’après un calcul, on obtient :

• Masse de l’échantillon humide : �� & � � 10,013 g

• Masse de l’échantillon sec : �� – � � 1,938 g

La perte au feu est désignée par : � � �� & ��. La perte au feu PF de l’échantillon humide est donc 8,075 g .

Pour 1 g de l’échantillon de boues, la perte au feu PF vaut alors 0,8064 g ou 80,64% .

II.3 Interprétations et discussions

D’après les résultats des essais effectués en labo :

Les boues de la société ont une valeur de la siccité comprise entre 10 à 25 % d’où son aspect

pâteux.

La teneur en MVS est relativement importante (9,1%) ce qui est prouvée par l’origine organique

des matières premières utilisées. Elle favorise des fermentations anaérobies provoquant une

émanation d’odeur désagréable. On peut procéder à un amendement par addition de chaux ou à un

compostage.

Les valeurs de la siccité et de MVS ont permis de déterminer la teneur en eau qui est comprise

entre 80 à 90% ; mais d’après l’essai PROCTOR ces boues sont très denses c'est-à-dire riches en

MES. Quand même la quantité d’eau est prédominante, ces boues sont plus visqueuses avec une

valeur 17,73 cst que l’ED de référence ainsi qu’on la comparant au mercure de viscosité

1,526 cst, à une température 20°C. Donc ce type de boues est difficile à manipuler et à stocker.

.

38

Dans le domaine de la géotechnique routière, selon les résultats des essais effectués au laboratoire

LNTPB, concernant les comportements mécaniques et en granulométrie la portance de ces boues

n’est pas convenable pour la mise en œuvre des matériaux en remblais. Avec une faible valeur en

CBR (16 coups) elles ne sont pas aptes à supporter des charges.

L’élimination totale de l’eau s’effectue à très haute température (975°C) ainsi se forment des

cendres de quantité importante à 80,64% de la matière sèche. Alors l’augmentation de température

permette de décolorer et fait disparaitre l’odeur désagréable des boues.

Le tableau suivant récapitule les résultats précédents :

Tableau II.03: Récapitulation des résultats d’analyses

II.4 Mode de traitement des boues

Les étapes de traitement réalisé par l’unité de société sont :

Paramètres Principes Résultats Interprétations

Teneur en eau et densité

Essai Proctor 13,8% Très denses et riches en

MES

Siccité Consistance des boues. 105°C

16,06% Aspect pâteux

Teneur en MVS Matières minérales

Evaluation des MO 550°C

9,10% 6,96%

Fermentation anaérobie et odeur

Comportement mécanique

Portance 16 coups Inaptes à supporter des

charges

pH L’acidité ou basicité 7,5 Neutre

Plutôt basique

Viscosité Vitesse

d’écoulement 17,77 cst

Très visqueuses, difficile à manipuler et à stocker

Cendre Pouvoir calorifique

975°C 80,64%

Elimination totale de l’eau à décoloration – disparition d’odeur

39

II.4.1 L’épaississement

La technique d'épaississement appliquée par la société est l'épaississement par égouttage. Cette

technique est le plus souvent mise en œuvre sans conditionnement préalable. Les réactifs utilisés

pour avoir une floculation préliminaire au moyen de polymères organiques sont la chaux et la

sulfate d’alumine, ce qui active le temps de décantation. L'apport de chaux est parfois appliqué sur

des boues fermentescibles afin d'éviter les dégagements gazeux qui perturbent la décantation et

provoquent de mauvaises odeurs.

La suspension boueuse est introduite dans un épaississeur où le temps de séjour, une semaine

(5 jours) est élevé, de façon à provoquer le tassement des boues dont l'évacuation se fait par le

fond tandis que le liquide surnageant est évacué par le haut.

II.4.2 La déshydratation

La déshydratation est le stade final de la séparation solide-liquide qui convient après

l’épaississement, permettant d’obtenir un gâteau dont le poids et la consistance rendent facile la

manipulation ainsi que le transport des boues.

Généralement plus la quantité de boues à évacuer est élevée, plus la déshydratation doit être

poussée de façon à réduire les coûts de transport. En effet, il s'agit alors d'agglomérations

importantes avec des zones de cultures fortes éloignées du centre ville.

II.5 Proposition

Pour l’élimination des boues de la société nous avançons les propositions suivantes :

II.5.1 Séchage

Un séchage qui consiste à évacuer par évaporation l'eau interstitielle présente dans les boues. Le

séchage peut être partiel avec une teneur en eau résiduelle de 30 à 10 % ou quasi total pour une

teneur en eau de 5 à 10 %.

On peut effectuer un séchage soit par voie naturelle ou lits de séchage, soit par voie thermique.

40

La technique de lit de séchage se pratique à l'air libre sur des boues liquides et combine

l’évaporation naturelle et drainage de l'eau libre à travers une couche filtrante de sable et de

graviers. Ce qui est la moins onéreuse.

Un séchage thermique permet une élimination quasi-totale de l'eau avec une siccité d'environ

95 %. Les boues obtenues sont pulvérulentes ou en granulés. On peut utiliser comme combustible

les boues séchées (travail en boucle).

II.5.2 L'incinération

L'incinération est la méthode la plus utilisée pour la disposition des boues. En effet, cette méthode

permet la réduction du volume à disposer jusqu'à 95% et aussi la récupération d'énergie si le bilan

énergétique des boues est positif .Il existe deux principales méthodes d'incinération, la fournaise et le

lit fluidisé.

La fournaise est un appareil qui permet de mettre en contact les particules à incinérer avec l'air de

combustion. Le contact est assuré par une grille qui déplace les résidus de l'entrée vers la sortie.

Le lit fluidisé est un lit de particules qui repose sur l'injection de l'air pour générer l'expansion des

particules et également servir à la combustion, ce qui améliore le transfert de chaleur d'une façon très

efficace.

Un procédé d'incinération englobe évidemment toujours une phase de séchage avant

l'inflammation de la partie organique combustible de la boue.

Elle réalise la destruction de la matière organique des déchets par combustion à haute température

(+ de 500 °C) produisant des fumées et des matières minérales résiduelles nommées cendres. Dans

l'objectif d'une valorisation énergétique des déchets, la chaleur produite est récupérée sous forme

de vapeur ou d'électricité pour le fonctionnement du four lui même, pour le chauffage urbain ou

industriel. Les résidus de l'incinération (mâchefer) sont utilisables pour les travaux publics.

Cependant, malgré l'intérêt de ce procédé pour une réduction importante des volumes de déchets,

il présente des contraintes principalement liées à un investissement très coûteux. Les boues seules

ne sont pas auto combustibles, elles nécessitent des fours spéciaux et un mélange avec d'autres

déchets tels les déchets ménagers. L'élimination des cendres et des mâchefers exigent une

décharge contrôlée de classe 1 ou une unité d'inertage.

41

Cette technique reste aussi néfaste de point de vue écologique et environnemental puisqu'elle

contribue en plus du gaspillage de matières organiques utiles pour le sol à la diffusion de gaz très

toxiques (NO, NO2, CO, SO, dioxine, etc.) qui ont fait l'objet de réglementations spécifiques.

En général, pour avoir une valeur calorifique suffisante pour brûler les boues adéquatement, la boue

primaire doit avoir une siccité minimum de10 à 25% et de 30 % à 40 % pour les boues secondaires et

de désencrage .En effet, la combustion des boues à une teneur en solides variant de 40 à 50 % permet

de récupérer jusqu'à 7000 kJ/kg. Par ailleurs, l'incinération est limitée d'une part par le débit, la nature

de la fumée, la température de combustion, et d'autre part par les cendres qui en résultent. Ces cendres

sont concentrées en métaux lourds, ce qui nécessite une élimination dans des lieux d'enfouissement

sécuritaires et dont les coûts sont plus élevés. Afin de remédier à ces problèmes, il faut utiliser des

incinérateurs spécifiques ce qui nécessite un investissement élevé pour l'ensemble séchage-

incinérateur- traitement de fumées.

42

PARTIE III. VALORISATION DES BOUES

III.1 Principe de la valorisation des boues

L’évacuation des boues constitue une charge d'exploitation importante. Sur le plan économique le

but à atteindre est de limiter les frais de traitement et de transport. Cela dépend de plusieurs

facteurs pour les techniques adapté, l’investissement, énergie et la main d’œuvre. Il faut aussi

choisi la technique qui tient compte de l’environnement (minimum de nuisance) et de l’hygiène

des operateurs.

Les principales destinations des boues et sous-produits issus de leur traitement sont les suivantes.

III.2 Récupération de produits

La récupération n'est envisageable que sur certains éléments contenus dans les boues. En

particulier :

• Récupération de fibres dans les industries du papier-carton et du bois,

• Récupération de protéines en particulier dans les industries de la viande à des fins de

production d'aliments du bétail, ou pour la pis culture,

• Récupération de produits coagulants dans les boues provenant de la clarification d'eaux de

rivière par exemple acidification de boues d'hydroxydes d'aluminium,

• Réutilisation du carbonate de calcium et de la chaux des boues provenant d'un traitement

massif à la chaux. Tel est le cas, par exemple des boues de décarbonatation d'eau potable

utilisées pour le conditionnement avant déshydratation de boues à prédominance organique

provenant du traitement biologique d'ERU.

• Récupération de Zn, Cu, Cr, dans les boues provenant d'une épuration d'eaux des

traitements de surfaces métalliques,

• Réutilisation de boues minérales après séchage thermique ou de cendres d'incinération dans

la construction de revêtements routiers, de produits stabilisateurs de sol ou de béton (mais,

une telle réutilisation n'a jusqu'à ce jour reçu que des applications limitées). [2] [4] [5] [6]

43

III.3 Récupération d'énergie

La récupération d'énergie n'est pas souvent le but premier d’un traitement des boues. L'emploi des

boues comme combustible en dehors de l'usine d'épuration est rare. Tel peut être le cas pour des

boues déshydratées provenant de la décantation de certaines eaux usées très chargées en

combustible poussière de charbon par exemple, pour des suspensions huileuses ou des graisses

récupérées par flottation ou même encore pour des boues organiques séchées sous forme de

granulés ou de poudre. La production de granulés (voire de poudres), à partir de boues très

organiques, est également proposée pour la fabrication de combustibles transportables.

Toute récupération d'énergie s'accompagne de la réduction partielle ou totale des germes

pathogènes dans les boues.

III.4 Valorisation agricole

III.4.1 Épandage agricole

Grâce à leur nature non toxique et aux propriétés agronomiques qu'elles contiennent, les boues de

cartonneries peuvent être utilisées pour l'épandage agricole. C'est une pratique très ancienne

permettant de profiter des capacités biologiques naturelles des sols à digérer les boues et à

réintroduire leurs éléments dans les cycles naturels. Cette pratique permet également de valoriser

les propriétés fertilisantes des boues pour les cultures agricoles. En effet, les fortes teneurs en

charges minérales (talc, kaolin, carbonate de calcium) et matières organiques (fibres) des boues

primaires en font des amendements minéraux intéressants. Lorsque ces boues sont mélangées aux

boues biologiques, elles apportent un amendement organique important grâce à la présence

d'éléments fertilisants (rapport Carbone/azote variant de 5 à 50). Dans ce contexte, la germination

sur des sols amendés avec des boues de cartonneries demandent des tests pour que le taux de

germination soit égal ou supérieur à des plantes témoins, le développement du réseau de racines a

été plus important ainsi qu'il y avait une meilleure rétention de l'eau dans le sol. Le contact des

boues de cartonneries avec le sol permet aussi d'augmenter sa capacité à retenir les métaux lourds.

[6]

III.4.2 La réhabilitation des terrains

Le pouvoir fertilisant des boues est aussi profitable pour réhabiliter les terrains des mines

abandonnées, des carrières inutilisées et aussi des sols sableux. Le principe de cette méthode est

44

identique à celui de l'épandage agricole, sauf que le but est différent. Le contenu organique des

boues permet une fertilisation du sol, tandis que le contenu inorganique favorise la rétention d'eau.

Plusieurs études pouvant montrer le potentiel de cette technique. Parmi lesquelles, on cite 1'étude

comparative effectué, entre l'effet de l'utilisation des fertilisants et 1'utilisation des boues de

cartonneries mélangées à des fertilisants sur la réhabilitation du sol d'une mine. Dont les résultats

devront montrer que l'utilisation des boues améliore le rendement de la réhabilitation du sol. Il

existe cependant des inconvénients pour cette technique, tels que la variabilité de la demande en

boue d'une région à l'autre, les coûts du transport et le fait que cette pratique ne peut pas être

utilisée tout le long de l'année. [6]

III.5 Autres voies de valorisation

Les boues de cartonneries peuvent être à la base de la fabrication de plusieurs produits et

matériaux qui ont un potentiel économique intéressant. [6]

D’où, nous suggérons les valorisations suivantes qui pourront faire l’objet d’une étude ultérieure :

• Matériau de remplissage dans le procédé de la fabrication du carton

• Matière première dans le procédé de fabrication du papier

• Fabrication des produits de rembourrage

• Fabrication du ciment

• Fabrication de panneaux à base de fibres de bois

• Fabrication des pouzzolanes utilisable dans l'industrie de cimenterie

• Fabrication des briques de construction

La réinjection des boues primaires directement dans le procédé de la fabrication du carton comme

matériau de remplissage permet d'améliorer la stabilité et la résistance du produit résultant dont

son inconvénient est l'augmentation de la teneur en cendres dans le carton, ce qui en résulte en

feuilles de plus haute densité et pourra aussi influencer sur la recyclabilité du produit à l'avenir.[4]

La réinjection des boues dans le procédé de fabrication du papier, comme matière première

s’explore jusqu'à un ratio de 1/4 de boues par rapport aux pâtes vierge est techniquement faisable.

Les boues ont été utilisées dans la fabrication du ciment car les inorganiques présents dans les

boues sont des produits de base nécessaires pour la fabrication du ciment.

45

Ainsi, les boues de cartonnerie et leurs cendres furent utilisées dans l'élaboration du béton, la

fabrication des pouzzolanes utilisable dans l'industrie de cimenterie, la fabrication des panneaux

de construction et des pierres décoratives.

Les boues des cartonneries peuvent être utilisées dans la production de panneaux de fibres à

moyenne densité (MDF). Les boues constituent une matière première riche en fibre et à faible coût

et qu'ils adhèrent bien aux fibres de bois ce qui peut réduire les besoins en adhésifs pouvant

évaluer le potentiel des boues mélangées issues de différents procédés de mise en pâtes pour la

fabrication de panneaux de fibres à moyenne densité. On peut conclure que l'augmentation de la

teneur en boues dans la composition du panneau entraine une dégradation proportionnelle pour la

plupart des propriétés des panneaux.

De la même façon ses boues ont une teneur de 20% à 30 % en cendres et peuvent être utilisées

dans la fabrication des briques de construction.

Elles peuvent être à la base de la fabrication des produits de rembourrage et la construction des

barrières hydrauliques sur les sites d'enfouissement, peuvent être aussi utilisées comme un

substitut de l'amiante dans la fabrication des produits résistants au feu à usage interne et externe.

Ses boues furent ainsi utilisées pour la fabrication de nourriture et de litières d'animaux

domestiques (chats, chiens) et de bovins. La valorisation des boues pour la nourriture d'animaux,

en les mélangeant directement avec la nourriture des animaux ou par récupération de leurs

protéines, est confrontée à l'opposition des producteurs de nourriture pour animaux et la

population.

46

CONCLUSION

La station de traitement d’eaux usées et l’étape de traitement des boues ne sont qu’une action

incomplète. On n’effectue qu’un déplacement de la pollution.

Le choix technique et technologique à adopter dépend des connaissances approfondies de la nature

de boues produites. C’est pourquoi on a effectué, selon la possibilité, quelques déterminations

physico-chimiques utiles pour le choix.

La chaîne de traitement et d'élimination des boues est constituée par un enchaînement d'opérations

élémentaires assurant une fonction bien déterminée pour laquelle il existe un grand nombre

d'options possibles, parmi lesquelles doit être fait le meilleur choix, en tenant compte des

contraintes d'amont telles sont la nature, les caractéristiques et quantités de boues et d'aval les

possibilités locales d'élimination et cela au meilleur coût.

Toutefois, l'obligation de respecter les normes et la législation en matière d'environnement

emmènent les industries et les pouvoirs publics à rechercher des solutions de valorisation durables.

Ainsi, nous proposons l’application des techniques de séchage et d’incinération pour réduire la

pollution et amoindrir les coûts des traitements.

47

ANNEXE

QUELQUES DEFINITIONS

L'adsorption : Elle est définit par la propriété de certains matériaux de fixer à leur surface des

molécules (gaz, ions métalliques, molécules organiques, etc.) d'une manière plus ou moins

réversible. Il y a transfert de matière de la phase aqueuse ou gazeuse vers la surface solide. Le

solide acquiert alors des propriétés superficielles (hydrophobie ou hydrophile) susceptibles de

modifier l'état d'équilibre du milieu (dispersion, floculation).

Les boues biologiques : On les appelle aussi boues activées ou boues secondaires. Ce sont des

boues recueillies au fond d’un bassin de décantation secondaire, contenant les bactéries aérobies

ayant réalisé la dégradation de la matière organique de l’eau, bactérie aérobie : bactérie utilisant

du dioxygène pour dégrader ses nutriments ; bactérie anaérobie : bactérie n’utilisant pas de

dioxygène pour dégrader ses nutriments.

Les boues chaulées : cas des stations de moyenne ou de grande taille. Selon le procédé utilisé et

la dose de chaux incorporée, ces boues sont de consistance pâteuse ou solide. Ce type de boues est

fréquent en France (environ 30 % des tonnages MS de boues sont chaulées).

Les boues compostées : cas des stations de taille moyenne en général. Cette filière est encore peu

développée en France (2 % des tonnages MS de boues), car coûteuse, mais devrait prendre de

l’essor, notamment en zone méditerranéenne.

Les boues hygiénisées : Ce sont des boues qui ont subi un traitement qui réduit à un niveau non

détectable les agents pathogènes présents dans les boues.

Les boues liquides : cas des petites stations en zones rurales ou péri-urbaines (environ 15 % des

tonnages de matières sèches (MS) de boues). Ces boues se stockent et se manipulent à la façon des

lisiers de porcs ou de bovins.

Les boues pâteuses : cas des stations de taille moyenne. Ce type de boues (environ 35 % des

tonnages MS) est difficile à manipuler et à stocker. Surtout, il favorise les fermentations

anaérobies (d’où un problème d’odeur).

48

Les boues primaires : Ce sont de boues recueillies au fond d’un bassin de décantation primaire,

contenant les particules en suspension de l’eau.

Les boues solides : Ce sont des boues déshydratées qui, entreposées sur une hauteur de 1 mètre,

forment une pente égale au moins à 30°.

Les boues stabilisées : Ce sont des boues qui ont subi un traitement de stabilisation.

Les boues traitées : Ce sont des boues ayant fait l’objet d’un traitement physique, biologique,

chimique ou thermique, par entreposage à long terme ou par tout autre procédé approprié de

manière à réduire, de façon significative, leur pouvoir fermentescible et les risques sanitaires liés à

leur utilisation. Le traitement des boues avant épandage est obligatoire. Toutefois, il peut être

dérogé à l’obligation de traitement lorsque les deux conditions suivantes sont simultanément

remplies : Matières de vidange ou boues de petites stations (< 120 kg DBO5 / j), boues enfouies

immédiatement après épandage.

La coagulation : C’est l’introduction d’un ou plusieurs réactifs dans l’eau qui ont pour effets la

neutralisation des charges électrostatiques (réduction du potentiel Zêta) et la formation de

précipités insolubles

La décantation : C’est le dépôt des particules en suspension au fond d’un bassin par gravité.

Le dégrillage: C’est la séparation des particules grossières par passage de l’eau à travers des

barreaux qui s’applique aux eaux de surface très chargées et aux eaux usées collectées du réseau

d’égout. La performance est fonction de l’écartement des barreaux.

Le déshuilage : C’est une séparation de produits de densité légèrement inférieure à l'eau, par effet

de flottation, naturelle ou assistée, dans une enceinte liquide de volume suffisant.

49

Le dessablage : C’est l’élimination des particules grenues (sables, gravillons) par sédimentation

qui s’applique aux eaux de surface à écoulement très turbulent et aux eaux usées issues du réseau

d’égout.

Les échanges d'ions : Ce sont des substances granulaires insolubles, comportant dans leur

structure moléculaire des radicaux acides ou basiques susceptibles de permuter, sans modification

apparente de leur aspect physique, et sans altération ou solubilisation, les ions positifs ou négatifs,

fixés sur ces radicaux, contre des ions de même signe se trouvant en solution dans le liquide à leur

contact.

Les eaux capillaires : Ce sont des eaux maintenues dans un milieu poreux, généralement au-

dessus d’une surface libre, sous l’effet des forces capillaires, et soumises à une pression inférieure

à la pression atmosphérique.

Les eaux cellulaires : Elles sont aussi appelées « Eau en spray ». Ce sont les seules eaux qui

peuvent reproduire le liquide dans lequel baignent les cellules biologiques.

Les eaux chimiquement liées : Le principe d’intensité de l’énergie du lien, toutes formes de lien,

de l’eau dans la pierre de ciment permet de diviser l’eau en groupes. L’eau chimiquement liée a le

lien le plus fort. On l’appelle aussi non vaporisée. La quantité d’eau chimiquement liée exprime

d’habitude le pourcentage d’eau de la masse du ciment.

Les eaux d’hydratation colloïdale : Ce sont des eaux obtenues par hydratation des colloïdes.

La filtration : C’est un procédé de séparation qui utilise le passage d'un mélange solide- liquide à

travers un milieu poreux (filtre) qui retient les particules solides et laisse passer le liquide (filtrat).

La floculation : C’est la formation de flocons à partir de particules dissoutes sous l’action d’un

produit chimique.

Les lagunes : Ce sont mises en œuvre pour l'élimination de la pollution organique, pour la

réduction de la pollution bactériologique, ainsi éventuellement que pour la nitrification d'un

effluent traité.

50

Le lit bactérien : Il consiste à faire ruisseler l'eau à traiter sur une masse de matériau, de surface

spécifique comprise entre 50 et 200 m2.m-3, servant de support aux microorganismes épurateurs

qui y forment un film plus ou moins épais. Suivant la nature du matériau utilisé.

La membrane : C’est un matériau qui met sous la forme de parois minces (0,05 mm à 2 mm) a

la propriété d'opposer une résistance sélective au transfert des différents constituants d'un fluide et

donc de permettre la séparation de certains des éléments (suspensions, solutés ou solvants)

composant ce fluide.

La neutralisation : C’est le fait de ramener le pH d'une eau à une valeur définie, elle peut

concerner tous les domaines d’application.

Le tamisage : C’est la rétention des particules fines en suspension (phytoplancton et zooplancton)

par le refus d’un tamis, pour des eaux de surface eutrophies ou charriant des particules inertes

fines. L’ouverture des mailles est de 0.1 à 1mm pour le tamisage et 10 à traitement des eaux de

consommation.

La thixotropie : C’est une propriété physique complexe que l'on retrouve dans certains gels,

fluides ou mélanges renfermant des solides (béton, sable + eau..) et qui ont la particularité de

pouvoir passer de l'état liquide à l'état solide et inversement c'est-à-dire permet de prédire

certains comportements (changements de phases) de quelques matériaux naturels (boues, vases,

sédiments, sables mouvants, etc.)

51

BIBLIOGRAPHIE

[1] J.R. Vaillant, « Perfectionnement et nouveautés pour l’épuration des eaux résiduaire »,

Edition EYROLLES, Paris 1974

[2] C. Coste, M. Loudet, « Assainissement en milieu urbaine ou rurale », Tome 2, Edition du

MONITEUR

[3] H. Monchy, « Mémento d’assainissement », Edition EYROLLES

[4] A. Zerhouni, « Exigence partielle de la maîtrise en ingénierie », Université du Québec,

Septembre 2010

[5] Degrémont, « Mémento technique de l’eau », Edition DEGREMONT, 1995

[6] Soumia Amir, « Contribution à la Valorisation de Boues de Stations d’épurations »

52

RESUME

Afin d’éliminer et de valoriser les boues d’épuration, des étapes d’analyse et de traitements convenables sont appliquées selon le type de boues étudiées; elles sont illustrées dans cette étude. Le choix de système de traitement des boues est une tâche sans doute la plus difficile qui se présente au concepteur en matière d’assainissement. Il faut rechercher la solution optimale pour satisfaire les impératifs de construction puis d’exploitation de la station concernée en respectant des normes économiques supportables. D’où la nécessité de valoriser ces déchets dans la mesure du possible pour pouvoir conserver l’environnement en réduisant les pollutions.

ABSTRACT

To eliminate and enhance sewage treatment sludge, analysis steps and suitable treatments are applied depending on the type of sludge studied and are illustrated in this paper. The choice of sludge treatment system is undoubtedly the most difficult task facing the designer in sanitation. We must find the optimal solution to satisfy the requirements of building and operating the relevant station respecting bearable economic standards. Hence the need to recover these wastes as far as possible in order to conserve the environment by reducing pollution.

FICHE DE RENSEIGNEMENT

Auteurs :

Nom : TSIORIFITIAVANA Prénoms : Andoniaina

Nom : RAHAJAHARIMANANA Prénoms : Vololoniaina Violettre

Adresse : FVZ 141 Fenoarivo Antananarivo 102

Adresse : Cité Universitaire Ambohipo Antananarivo 101

Tel : + 261 34 03 398 89 Tel : + 261 34 27 243 21 E-mail : [email protected] E-mail : [email protected]

Titre du mémoire : « ETUDE ET TRAITEMENT DES BOUES D’UNE STATION D’EPURATION.»

Nombre de pages : 61 Nombre de tableaux : 3 Nombre de figures : 13

Mots clés : Boues, Station d’épuration, Eaux usées, Traitement, Assainissement, Valorisation des boues

Encadreurs :

Nom : RAZAFIMAHATRATRA Nom : RANDRIANANDRASANA Prénom : Jaona Prénom : Richard Profession : Enseignant Profession : Chef de Projet Traitement des Faculté des Sciences Eaux et Environnements - CNRIT Tel : +261 33 11 892 94 Tel : +261 33 12 783 09

ETUDE ET TRAITEMENT DES BOUES D’UNE STATION D’EPURATION

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