Post on 24-Jun-2022
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
d. Résultats d’analyse
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.
c. Mode d’opératoire
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.
• 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 550°C
• Calculer les MVS
Les MVS se calculent à partir de la formule suivante :
MVS � M�M�
� 100
Avec :
• �� : masse de l’échantillon humide
• �� : masse de l’échantillon sec
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.
d. Résultats d’analyse
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.
d. Résultats d’analyse
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.
c. Mode d’opératoire
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
• 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 pendant 24h à 975°C
On obtient la perte au feu par la formule suivante :
� � �� & ��. Avec :
• �� : masse de l’échantillon humide
• �� : masse de l’échantillon sec
37
d. Résultats d’analyse
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
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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.
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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.
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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]
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.)
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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 »
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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 : tfandoniaina@yahoo.fr E-mail : vrajaharimanana@yahoo.com
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
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