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Traitement des eaux usées – Traitement et élimination des boues


Le traitement des boues d’épuration peut comprendre une combinaison de épaississement, digestion et déshydratation.

Digestion

La digestion des boues est un processus biologique au cours duquel les solides organiques sont décomposés en substances stables. La digestion réduit la masse totale de solides, détruit les agents pathogènes et facilite l’assèchement ou le séchage des boues. Les boues digérées sont inoffensives, ayant l’apparence et les caractéristiques d’un terreau riche.

La plupart des grandes stations d’épuration des eaux usées utilisent un système de digestion en deux étapes dans lequel les matières organiques sont métabolisées par les bactéries de manière anaérobie (en l’absence d’oxygène). Dans la première étape, les boues, épaissies à une teneur en solides secs (DS) d’environ 5%, sont chauffées et mélangées dans un réservoir fermé pendant plusieurs jours. Les bactéries acidifiantes hydrolysent de grosses molécules telles que les protéines et les lipides, les brisant en petites molécules hydrosolubles, puis fermentent ces petites molécules en divers acides gras. Les boues s’écoulent ensuite dans un deuxième réservoir, où la matière dissoute est convertie par d’autres bactéries en biogaz, un mélange de dioxyde de carbone et de méthane. Le méthane est combustible et est utilisé comme combustible pour chauffer le premier réservoir de digestion ainsi que pour produire de l’électricité pour l’usine.

La digestion anaérobie est très sensible à la température, à l’acidité et à d’autres facteurs. Cela nécessite une surveillance et un contrôle minutieux. Dans certains cas, la boue est inoculée avec des enzymes hydrolytiques supplémentaires au début de la première étape de digestion afin de compléter l’action des bactéries. Il a été constaté que ce traitement enzymatique peut détruire davantage d’agents pathogènes indésirables dans les boues et peut également entraîner la génération de plus de biogaz au cours de la deuxième étape de la digestion.

Une autre amélioration du processus traditionnel de digestion anaérobie en deux étapes est l’hydrolyse thermique, ou la décomposition des grosses molécules par la chaleur. Cela se fait dans une étape distincte avant la digestion. Dans un cas typique, le processus commence par une boue déshydratée à une teneur en DS d’environ 15%. Les boues sont mélangées à de la vapeur dans un pulpeur, et ce mélange homogénéisé chaud est introduit dans un réacteur, où il est maintenu sous pression à environ 165 ° C (environ 330 ° F) pendant environ 30 minutes. À ce stade, avec les réactions hydrolytiques terminées, une partie de la vapeur est évacuée (pour être envoyée au pulpeur), et les boues, toujours sous une certaine pression, sont libérées soudainement dans un «réservoir flash», où la chute soudaine dans la pression fait éclater les parois cellulaires d’une grande partie de la matière solide. La boue hydrolysée est refroidie, légèrement diluée avec de l’eau, puis envoyée directement au deuxième stade de la digestion anaérobie.

La digestion des boues peut également avoir lieu en aérobie, c’est-à-dire en présence d’oxygène. Les boues sont vigoureusement aérées dans une cuve ouverte pendant environ 20 jours. Le méthane n’est pas formé dans ce processus. Bien que les systèmes aérobies soient plus faciles à utiliser que les systèmes anaérobies, ils coûtent généralement plus cher à exploiter en raison de la puissance nécessaire à l’aération. La digestion aérobie est souvent associée à de petits systèmes d’aération prolongée ou de stabilisation de contact.

La digestion aérobie et anaérobie conventionnelle convertit environ la moitié des solides des boues organiques en liquides et en gaz. L’hydrolyse thermique suivie d’une digestion anaérobie peut convertir environ 60 à 70% de la matière solide en liquides et en gaz. Non seulement le volume de solides produits est plus petit que dans la digestion conventionnelle, mais la production accrue de biogaz peut rendre certaines usines de traitement des eaux usées autosuffisantes en énergie.



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