FR2709304A1 - Procédé et installation de stabilisation et de concentration des boues par les oxydes d'azote. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de stabilisation des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels et/ou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de leur potabilisation, lesdites boues contenant au moins une partie de matières sèches essentiellement constituées de matières organiques fermentescibles, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à injecter dans lesdites boues un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxydes d'azote gazeux à des fins de stabilisation et de concentration desdites boues au moyen d'un processus appartenant au groupe comprenant les processus d'hygiénisation, de désodorisation, de réduction du pouvoir fermentescible et de concentration des boues, et leur combinaison.

Description

Procédé et installation de stabilisation et de concentration des

boues par les oxydes d'azote.

L'invention concerne le domaine du traitement des boues issues des processus de dépollution des eaux usées urbaines ou industrielles, des processus de production d'eau potable à partir d'eau de surface ou souterraine ou bien encore des boues issues des

opérations de curage des réseaux concernant leur stabilisation.

En France, la quantité de boues produites par les stations d'épuration et les

stations de potabilisation est de plus d'un million de tonnes de matières sèches par an.

Environ la moitié de ces boues est valorisée dans le domaine agricole tandis que 35 % sont stockés dans les décharges. La production de ces boues étant de plus en plus

importante, il est nécessaire que celles-ci ne présentent pas de danger pour l'environne-

ment et la santé humaine. En effet, ces boues contiennent des germes dont certains sont pathogènes (bactéries coliformes, salmonelles, oeufs d'helminthes...). De plus, elles sont très fermentescibles et sont à l'origine de la production de gaz (amines, sulfures

d'hydrogène, mercaptans) qui engendrent des nuisances olfactives.

Ces considérations expliquent la nécessité de mettre en oeuvre, sur les filières de traitement indiquées ci-dessus, au moins une étape de stabilisation de ces boues visant à obtenir des boues n'évoluant plus ou, à tout le moins, évoluant moins rapidement, tant

sur le plan biologique que sur le plan physico-chimique.

Ces boues sont constituées d'une partie soluble et de matière sèche. Cette matière sèche comprend environ 20 % de composés minéraux et environ 80 % de matière organique dite "volatile". Le but des traitements de stabilisation de ces boues est notamment de diminuer leur pouvoir fermentescible en oxydant la matière organique de façon à rendre celle-ci plus facilement bio-assimilable ou en éliminant les germes

réducteurs responsables de la fermentation.

Les traitements de stabilisation des boues ont, en outre, pour objet de répondre à deux objectifs: - l'hygiénisation de la boue par réduction du nombre de germes potentiellement pathogènes; - la désodorisation de la boue par réduction de son pouvoir fermentescible, c'est-à-dire par la réduction du nombre des bactéries réductrices (notamment des germes sulfato-réducteurs) etlou par la réduction de la concentration en matières organiques.

Par ailleurs, l'étape de stabilisation doit, pour des raisons de coûts d'exploita-

tion, altérer le moins possible l'aptitude à la déshydratabilité des boues. Ce paramètre influe en effet directement sur la consommation en polymères nécessaires lors du

traitement de ces boues pour les valoriser ou les mettre en décharge.

1l existe dans l'état de la technique de nombreux procédé de stabilisation de telles boues. Ces procédés peuvent être classés essentiellement comme suit: - la digestion aérobie, - la digestion anaérobie, - le conditionnement chimique,

- le conditionnement thermique.

Tous ces procédés s'appliquent sur des boues présentant une concentration relativement forte en matière sèche, fréquemment entre 50 et 100 g/1l. Ceci impose donc que les boues soient soumises à un prétraitement d'épaississement, généralement par décantation ou flottation. Les stations de traitement doivent donc être conçues avec des

ouvrages dimensionnés pour permettre des temps de contact minimum de 24 heures.

La digestion aérobie permet d'obtenir une réduction de la concentration en matière organique et consiste en une aération prolongée des boues de façon à poursuivre le développement des microorganismes aérobies qu'elles renferment jusqu'à épuisement du substrat constitué par la matière organique présente afim de réaliser l'auto-oxydation de

ces microorganismes.

L'opération de stabilisation aérobie peut être effectuée à 30-40 C (stabilisation

mésophile) ou bien à 45-60 C (stabilisation thermophile). Dans ce dernier cas, raugmenta-

tion de température permet une hygiénisation partielle de la boue.

Le temps de séjour des boues dans les réacteurs de stabilisation aérobie sont généralement de l'ordre de 10 à 15 jours, ce qui permet de conduire à une élimination de à 40% de la matière organique, à une élimination de 90 à 96 % de l'émission de matières soufrées et à un abattement supérieur à 2 log des germes fécaux. Lorsque les ouvrages o ont lieu cette stabilisation aérobie sont couverts et isolés, la dégradation de la matière organique provoque une augmentation de la température, ce qui accélère le processus de digestion. Le temps de séjour peut ainsi être diminué de moitié et abaissé jusqu'à 5 à 6 jours. Pour réduire davantage ce temps, il a été envisagé dans l'état de la technique d'accélérer l'hydrolyse de la matière organique en ajoutant des enzymes aux boues devant être stabilisées. Cependant, la spécificité et le prix de ces produits rend leur

utilisation impossible dans des conditions de coût acceptables.

L'opération de stabilisation anaérobie consiste à dégrader la matière organique par des bactéries anaérobies strictes dans des conditions d'environnement précises (potentiel rédox proche de - 250 mV, pH neutre) jusqu'à la formation de méthane. La méthanisation de la matière organique peut avoir lieu dans des conditions de température ambiante, mésophiles ou thermophiles et nécessite un temps de séjour compris entre 20 et jours. Dans de telles conditions, la dégradation de la matière organique atteint généralement 40 à 50 %. L'indice d'odeur est réduit de 70 % à 80 % et les germes

pathogènes de 1 à 2 log.

Le conditionnement chimique à la chaux est quant à lui utilisé à différents stades du traitement des boues. La chaux (vive) permet, lors d'une réaction d'extinction, de piéger l'eau contenue dans les boues et d'augmenter fortement la siccité de celles-ci. En marge de cette augmentation en siccité, la chaux joue un rôle stabilisateur puissant par une alcalinisation extrême du milieu permettant une destruction importante des agents pathogènes (hygiénisation) et des microorganismes responsables des fermentations

anaérobies, ce qui conduit à une réduction des émissions de polluants soufrés. L'utilisa-

tion de la chaux permet généralement de réduire les germes fécaux de 4 à 5 log, ainsi que les flux de molécules soufrées (H2S, mercaptans) de plus de 90 %. Toutefois, l'élévation du pH qui résulte d'une telle utilisation provoque des dégorgements d'ammoniaque qui sont une source potentielle de nuisances olfactives. En outre, l'adjonction de chaux entraîne une augmentation de la masse des boues en proportion du taux de traitement. De plus, la stabilisation obtenue par la chaux est de durée assez courte, de 8 à 30 jours

généralement suivant le taux de chaux ajoûté.

Le traitement des boues par conditionnement thermique consiste à traiter celles-

ci à une haute température (150-220 C) sous haute pression (15 à 20 bars), pendant 30 à minutes de façon à les hygiéniser et à transformer partiellement la matière organique qu'elles contiennent en DCO soluble biodégradable (alcools, aldéhydes, acides gras volatils) et de façon à détruire les sels colloïidaux améliorant ainsi les étapes ultérieures d'épaississement et de déshydratation. Le principal inconvénient du procédé réside dans les nuisances olfactives générées par les molécules organiques résultantes telles que les butyraldéhydes, les composés butyriques, les valéraldéhydes..., et son coût énergétique

très important.

En résumé, tous les procédés connus de stabilisation des boues usuellement mis en oeuvre présentent un ou plusieurs des inconvénients suivants: temps de séjour très important (cas des digestions aérobies et anaérobies), - production de gaz malodorants (digestion anaérobie entraînant l'émission de biogaz, chaulage produisant de l'ammoniaque, conditionnement thermique énergivore et générant des acides gras volatils), - augmentation du volume des boues (chaulage), - durée de stabilisation limitée dans le temps, - nécessité de prévoir une étape d'épaississement préalable des boues, dans des

ouvrages consommateurs d'espace.

De plus, ces procédés aboutissent fréquemment à une refermentation de la boue stabilisée au cours du temps et de son stockage sur les aires prévues à cet effet qui sont

souvent non-couvertes.

L'invention a pour objectif des pallier ces différents inconvénients des procédés existants. Plus précisément, un premier objectif de la présente invention est de fournir un procédé de stabilisation des boues permettant de réduire les nuisances olfactives, de façon stable dans le temps et de détruire les germes pathogènes dans un temps plus court que

par les procédés antérieurs.

Dans un mode de réalisation préférentiel, l'invention a également comme objectif de fournir un procédé qui permet de concentrer les boues, simultanément au processus de stabilisation. Avantageusement, selon l'invention, ce procédé mixte peut être mis en oeuvre au sein de deux réacteurs couplés, voire d'un seul et même réacteur,

sans adjonction obligée de réactif supplémentaire.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel procédé avec une dépense

énergétique réduite.

Enfin, un autre objectif de l'invention est de proposer une installation pour la

mise en oeuvre d'un tel procédé.

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un procédé de stabilisation des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels etlou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de leur potabilisation, lesdites boues contenant au moins une partie de matières sèches essentiellement constituées de matières organiques fermentescibles, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à injecter dans lesdites boues un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxydes d'azote gazeux à des fms de stabilisation desdites boues au moyen d'un processus appartenant au groupe comprenant les processus d'hygiénisation de désodorisation, de réduction du pouvoir fermentescible et

leur combinaison.

L'invention préconise donc l'utilisation des oxydes d'azote (NOx) comme agent de stabilisation des boues, au moyen d'un transfert en phase gazeuse dans la phase liquide des boues à traiter. Comme on le verra ci- après, I'intensité du traitement, et en particulier la quantité de NOx utilisée, peut être ajustée en fonction de la concentration en matière sèche des boues, et permet de conditionner la durée de stabilisation des boues traitées. Ainsi, un tel procédé permet d'éviter la refermentation des boues avec efficacité pendant par exemple au moins les trois mois suivant le traitement. La stabilisation de boues par les NOx permet de réduire les odeurs à long terme, sinon définitivement. La réduction des odeurs supérieure à 99,9 % et persistante pendant plusieurs mois (au moins 3 mois) est liée à l'élimination des germes sulfato-réducteurs, qui s'accompagne

également d'une puissante hygiénisation de la boue.

Selon l'invention, on ajuste le taux d'oxyde d'azote injecté en fonction de la

durée de stabilisation et d'hygiénisation souhaitée.

Dans un mode de réalisation particulièrement préférentiel, l'invention concerne un procédé de stabilisation et de concentration des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels et/ou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de leur potabiisation, lesdites boues contenant au moins une partie de matières sèches essentiellement constituées de matières organiques fermentescibles, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à injecter dans lesdites boues un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxydes d'azote gazeux à des fins de stabilisation et de concentration desdites boues au moyen d'un processus appartenant au groupe comprenant les processus d'hygiénisation, de désodorisation, de réduction du pouvoir

fermentescible et de concentration, et leur combinaison.

Selon l'invention, on ajuste le taux d'oxyde d'azote en fonction de la vitesse de

concentration souhaitée.

Ainsi, l'injection d'oxydes d'azote permet selon l'invention d'obtenir un effet combiné de stabilisation et de concentration des boues traitées. C'est bien entendu dans cette configuration que l'invention trouve son application la plus originale et la plus intéressante, particulièrement du fait que dans l'état de la technique, la stabilisation des boues ne s'effectue jusqu'à présent qu'au cours de deux étapes successives bien

distinctes: concentration puis stabilisation.

Selon une application avantageuse, le procédé de l'invention est également

utilisé à des fins d'élimination de l'azote ammoniacal contenu dans les boues à traiter.

Les oxydes d'azote utilisés sont préférentiellement choisis dans le groupe constitué par le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (N02), le protoxyde d'azote (N20), l'anhydride nitreux (N203) et les anhydrides nitriques (N204 et N205), et peuvent être employés sous forme déjà conditionnée (notamment en bouteilles) ou être produit "in situ". On entend par production "in situ", la production sur le site même o est mis en oeuvre le procédé de stabilisation des boues Il est notamment particulièrement intéressant d'utiliser l'oxydation catalytique de l'ammoniaque sur les métaux de la famille du platine pour produire in situ de tels oxydes d'azote. La réaction à mettre en oeuvre est la suivante:

4 NH3 + 5 02--> 4 NO +4 H20

En présence de platine, ou d'un métal de la même famille (c'est-à-dire un métal du groupe chimique VIII tel que le palladium), et à une température comprise entre 600 C

et 700 C cette réaction fortement exothermique est catalysée à 98 %.

L'oxyde d'azote NO ainsi produit peut être soit transformé à des degrés d'oxydation supérieurs grâce à de I'acide nitrique qui est un catalyseur de l'oxydation du monoxyde d'azote en présence d'air libre (ou d'oxygène) selon la réaction réversible suivante:

2 NO + 02 --> 2 N02

Ainsi, les principaux oxydes d'azote à se former sont NO et NO2. Cependant d'autres oxydes d'azote peuvent également être présents: le N204 qui se forme par polymérisation du N02, le N203 qui consiste en un mélange équimolaire de NO/NO2,

ou encore N204 et N205 qui se forment par polymérisation du N02 et du N203.

D'une façon particulièrement intéressante, ledit temps de contact des boues avec ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux est compris entre 1 minute et 300 minutes. L'invention permet en effet de réduire considérablement les temps

nécessaires à la stabilisation tout en autorisant des performances accrues sur la concentra-

tion de la boue.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux sont injectés soit individuellement (NO seul pur, par exemple), soit en mélange pur (NO + N02 purs par exemple), soit en mélange avec au

moins un autre gaz tel que l'air, l'azote N2, ou autre.

Selon une variante de l'invention, ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux utilisés sont injectés purs dans lesdites boues, de préférence sous agitation

et/ou sous la forme de fines bulles.

Avantageusement, les bulles d'injection des oxydes gazeux directement dans la

phase liquide des boues à traiter sont du diamètre le plus faible possible, préférentielle-

ment d'un diamètre inférieur à 1 mm, de façon à optimiser le transfert, pour provoquer la flottation de boues. Ceci est par exemple réalisé en utilisant un poreux, un tube de diffusion perforé (par exemple du type "Oxytube", marque déposée), un disperseur, un mélangeur, une raquette perforée un lit de ruissellement, etc, et plus généralement au moyen de tout dispositif permettant le transfert d'un gaz dans un liquide chargé en

matières en suspension.

Selon une variante de l'invention, le transfert des oxydes d'azote dans la phase liquide peut être accéléré par adjonction d'une agitation mécanique (hélice,..) ou hydraulique directe (airlift). On peut utiliser notamment une recirculation en boucle dans le réacteur, avec des taux liés à la concentration de matière sèche. Selon une autre possibilité, on peut encore agir par modification des conditions de solubilité d'un gaz dans une phase liquide (par exemple: augmentation de la pression, diminution de la température), en particulier lorsque la phase liquide est chargée en

matière en suspension et visqueuse.

Le choix du procédé de transfert sera effectué par l'homme du métier, de façon à être le mieux adapté à la concentration en matière sèche des boues, dont les valeurs sont préférentiellement comprises entre 0,5 g/I et 150 g/l (au-dessus de cette valeur, les boues

deviennent pateuses et l'insertion d'une phase gazeuse est malaisée).

Le temps de mise en contact des oxydes d'azote avec la boue liquide dépend des conditions de travail, et en particulier du type de réacteur utilisé, de la qualité de la boue traiter, de l'efficacité du transfert, de l'hydraulique de fonctionnement, etc.... Il est

préférentiellement compris entre une minute et 300 mn.

Au cours du traitement, si tous les NOx injectés ne sont pas transférés dans la phase liquide, il est possible de travailler en bachées successives jusqu'à leur épuisement en phase gaz. Il est également possible de réinjecter dans le réacteur les évents de celui-ci contenant aussi des NOx non transférés. Toutes les techniques d'épuisement peuvent être utilisées si elles permettent d'obtenir des taux de rejet d'oxyde d'azote gazeux inférieurs

aux normes.

L'un des principaux caractères innovants du procédé de l'invention, est qu'il permet de réduire considérablement les temps de mise en contact par rapport aux procédés biologiques de stabilisation des boues (20 à 30 jours lors de la stabilisation anaérobie, environ 10 jours dans une stabilisation aérobie), avec des performances accrues. En outre, ledit procédé n'a pas les inconvénients des procédés physico-chimiques de stabilisation (émission d'odeurs dans le conditionnement thermique, refermentation à

moyen terme dans un conditionnement chimique ou biologique..).

Un autre caractère innovant de l'invention est qu'elle permet une concentration

de la boue par flottation, très généralement sans ajoût d'aucun réactif chimique, poly-

mère, adjuvant de floculation, après le traitement au NOx (sans pour autant écarter leur emploi), et ceci dans un laps de temps très court (de l'ordre de deux heures). Le gain porte tant sur la vitesse de concentration que sur la siccité finale. Préférentiellement, le procédé selon I'invention est mis en oeuvre sur des boues

comprenant entre 0,5 g et 150 g/l de matière sèche.

L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de stabilisation, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend: - un réacteur présentant une canalisation d'amenée des boues à stabiliser; - un dispositif d'injection permettant d'injecter un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxyde d'azote gazeux dans ledit réacteur; - des moyens de production d'oxydes d'azote prévus en aval desdits moyens d'injection; - une canalisation d'évacuation des boues stabilisées; - un dispositif d'évacuation et/ou de recirculation des NOx gazeux dans le réacteur. Avantageusement, ledit réacteur est choisi dans le groupe constitué par les réacteurs à co-courant, les réacteurs à contre-courant, les réacteurs à courants-croisés, (en

statique ou en dynamique).

Avantageusement, l'installation comprend des moyens d'utilisation des Nox gazeux issus du procédé appartenant au groupe comprenant leur évacuation et leur

recirculation dans le réacteur.

Si nécessaire, selon les conditions de mise en oeuvre du procédé, on peut

prévoir 1' ajoût d'un réactif coagulant ou floculant dans ou en amont du réacteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, apparaîtront à la lecture de

la description qui va suivre d'un exemple de réalisation illustratif et non limitatif d'une

installation mettant en oeuvre le procédé, et de résultats d'essais, en relation avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une installation possible pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - les figures 2a, 2b, 2c illustrent quelques modes de réalisation de mise en turbulence du milieu de traitement afin d'améliorer le transfert; - les figures 3a, 3b, illustrent la mise en oeuvre de l'invention à stabilisation et concentration combinées, dans le cas d'un réacteur unique, et de deux réacteurs couplés respectivement; la figure 4 illustre l'influence du taux de traitement sur la durée de stabilisation

des boues traitées.

Selon la figure 1, l'installation comprend un réacteur 1 dans lequel sont amenées des boues provenant d'une station d'épuration d'eaux usées et présente: - une canalisation d'amenée 2 des boues à traiter, - une canalisation d'évacuation 6 des boues traitées, - un dispositif d'injection 5, permettant d'injecter des oxydes d'azote gazeux dans la phase liquide des boues présentes dans le réacteur 1, et: - un agitateur 3 - une canalisation 7 de recirculation des boues et une pompe 12, - une évacuation d'au moins une partie des NOx gazeux la et, le cas échéant, une recirculation éventuelle d'au moins une partie des NOx gazeux lb. L'installation comprend par ailleurs des moyens de production d'oxyde d'azote 4 à partir d'ammoniaque, lesdits moyens étant prévus en amont du dispositif d'injection

5. Il peut s'agir de gaz préconditionné, ou de moyens de production in situ.

Les oxydes d'azote ainsi formés par les moyens 4 sont distribuées dans lesdites boues par les moyens d'injection 5 qui, dans le cadre du présent exemple de réalisation de

l'invention, sont constitués par un poreux 11.

Dans I'objectif d'optimiser les taux de traitement et d'accroître l'efficacité du procédé, le transfert est susceptible d'être accéléré par la mise en place de tout système générateur de turbulences. Ainsi, les turbulences peuvent être engendrées par agitation mécanique, par exemple à l'aide d'une hélice 21 immergée dans le milieu de traitement 22

comme schématisé en Fig. 2a.

il Une autre solution possible consiste à organiser une recirculation en boucle 23

de la boue dans le réacteur, en provoquant ainsi une agitation hydraulique (Fig. 2b).

En Fig. 2c, est illustré un troisième mode de génération de turbulences, par la technique dite d"'airlift". Cette technique consiste injecter du gaz dans une canalisation interne au réacteur, avec une vitesse suffisante pour créer un courant ascentionnel entrainant la boue et provoquant un brassage naturel. En l'occurence, le gaz est injecté entre deux parois centrales 24, 25, et le brassage s'effectue au moyen d'un courant

ascentionnel central, compensé par un courant descendant dans les deux zones d'extr-

émité du réacteur.

Après traitement, la boue doit être dirigée dans une zone calme pour permettre la flottation. On peut prévoir deux modes de réalisation: - en Fig. 3a, le réacteur de transfert 31 est constitué de deux compartiments 32,

33 qui communiquent l'un avec l'autre à travers une ouverture 34. Le comparti-

ment 32 assure l'injection des NOx sous forme de fines bulles 35 injectées par un dispositif adéquat 36 (poreux ou analogue; voir plus haut). Le compartiment 33 permet quant à lui la flottation, et donc la séparation des boues flottées 37 d'une part, et de la phase aqueuse d'autre part; en Fig. 3b, l'installation est constituée de deux réacteurs 41, 42 assurant

respectivement la stabilisation et la flottation des boues à traiter.

Des essais ont été menés pour évaluer l'influence des NOx sur l'hygiénisation.

Essai 1 Une boue présentant 40 grammes de matière sèche par litre à été traitée par les

oxydes d'azote à 7% dans l'air, dans l'installation décrite ci-dessus en régime statique.

Un tel traitement correspond à l'utilisation de 1210 grammes de monoxyde d'azote formé

par tonne de matière sèche.

Le temps de contact des boues avec les oxydes d'azote dans le réacteur 1 a été limité à 120 minutes. Les résultats indiqués dans le tableau I ont été obtenus: Réduction des odeurs 99,9 % Abattement des germes >5 à 6 log Abattement des spores de clostridium supérieur à 4 log Abattement des Streptocoques fécaux supérieur à 5 log Abattement des coliformes supérieur à 6 log

TABLEAU I

Des résultats similaires ont été obtenus avec une boue chargée avec seulement 10 grammes par litre de matière sèche avec un temps de contact avec les oxydes d'azote de

seulement 30 minutes.

Différents essais ont également été menés pour évaluer l'influence de l'injection

des NOx sur les courbes de flottation.

Essai 2 Ainsi, par exemple, une boue biologique à 6 g/l, après injection durant 120 mn d'un air dont la concentration en oxydes d'azote est égale à 7%"dans l'air, s'épaissit par flottation à 78 g/1 en deux heures. Dans de telles conditions, il existe un film de boue

décantée qui représente 10% des boues flottées en volume.

Le traitement aux NOx a également pour effet de diminuer de 20 à 30% le taux de polymère nécessaire dans Ies unités de déshydratation. Des boues épaissies à 40 g/1 de matières sèches, nécessitant un taux de polymère égal à 3 Kg/TMS, se déshydratent aussi bien lorqu'elles ont subi un traitement aux NOx de 120 mn (selon les conditions précitées taux de 2 moles de NOx injectées par heure) et un conditionnement chimique avec le

même polymère au taux de 2 kG/TMS.

Essai 3 Sur une boue primaire mixte à 15 g/l, on a observé qu'un traitement aux oxydes d'azote durant 120 mn permet d'obtenir, après deux heures de flottation, une boue épaissie à 45 g/l, alors que la même boue sans traitement s'épaissit seulement à 22-23 g/1 en24 h.

On a également mené des essais sur la désodorisation.

Essai 4 Conditions de réalisation des essais Boue mixte: 10g/1 Volume traité: 8I Temps de contact: 120 minutes Injection NOx à 7% dilués dans l'air Temps Indice émission Indice émission sulfure Indice émissionIndice émission d'incubation sulfure d'hydrogène d'hydrogène boue traitée méthylmercaptan méthylmercaptan boue Gours) boue brute boue brute traitée

I 85 000 0 15 000 0

3 173 000 0 30 000 0

6 170 000 0 30 000 0

6 577 000 0 141 000 0

7 743 000 0 138 000 0

9 482 000 0 127 000 0

10 628 000 0 133 000 0

14 710 000 0 129 000 0

64 844 000 0 165 000 0

TABLEAU Il

Essai 5 Les essais réalisés ont montré que l'injection d'oxyde d'azote à 7% dilué dans l'air, dans une boue à 45g/1 de matière sèche pendant un temps de contact égal à 30 minutes permet d'obtenir un rendement d'élimination de l'ammoniaque égal à 29%. Si le

temps de contact est réduit à 5 minutes, le rendement atteint 36%.

Le tableau II suivant donne quelques exemples de résultats.

Concentration en matière sèche Temps de contact Rendement d'élimination de de la boue l'ammoniaque g/l 5 minutes 36% minutes 29% minutes 20% 240 minutes 14% 13 g/l 30 minutes 35% 4 g/i 30 minutes 46%

TABLEAU III Influence du temps de contact et de la concentration en matière sèche de

la boue sur

l'élimination de NH3 (Nox à 7% dilué dans l'air).

Essai 6

On a également établi l'influence du taux de traitement sur la durée de stabilisa-

tion. La Figure 4 représente l'évolution de l'indice H2S sur 50 jours en fonction du temps de contact sur des boues à 10 gMS/l (NOx = 7%) Plus précisément, dans le cas d'une boue à 10 g MS/1, une injection de Nox à

7% pendant 5 minutes ne permet pas d'obtenir une réduction totale de l'émission d'H2S.

Il faut pour cela un temps de contact minimum de 15 minutes; la stabilisation (émission H2S = 0) est alors effective durant 8 jours. A partir d'un temps de séjour supérieur à 30

minutes, on observe une stabilisation à long terme sur deux mois minimum.

Dans le cas de boues plus concentrées (45 g/l), la stabilité à long terme est

obtenue à partir d'un temps de contact supérieur à 60 minutes.

La stabilité à long terme sur 2 à 3 mois a également été confirmée par l'absence

de reprolifération bactérienne durant le stockage.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Procédé de stabilisation des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels et/ou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de leur potabilisation, lesdites boues contenant au moins une partie de matières sèches essentiellement constituées de matières organiques fermentescibles, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à injecter dans lesdites boues un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxydes d'azote gazeux à des fins de stabilisation desdites boues au moyen d'un processus appartenant au groupe comprenant les processus d'hygiénisation, de désodorisation, de réduction du pouvoir fermentescible, et leur

combinaison.

2. Procédé de stabilisation et de concentration des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels et/ou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de leur potabilisation, lesdites boues contenant au moins une partie de matières sèches essentiellement constituées de matières organiques fermentescibles, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à injecter dans lesdites boues un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxydes d'azote gazeux à des fins de stabilisation et de concentration desdites boues au moyen d'un processus appartenant au groupe comprenant les processus d'hygiénisation, de désodorisation, de

réduction du pouvoir fermentescible, et de concentration des boues, et Ieur combinaison.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que

ledit processus de stabilisation par injection dans lesdites boues à traiter d'un oxyde d'azote gazeux ou d'un mélange d'oxydes d'azote gazeux, inclut un traitement

d'élimination de l'azote ammoniacal contenu dans lesdites boues à traiter.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce

qu'on ajuste le taux d'oxyde d'azote injecté en fonction de la durée de stabilisation et

d'hygiénisation souhaitée et/ou de la vitesse de concentration souhaitée.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4 caractérisé en ce que

ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux sont injectés purs dans

lesdites boues.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que

ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux sont injectés en mélange

avec un autre gaz tel que l'air ou l'azote gazeux.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que

ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes d'azote gazeux sont choisis dans le groupe constitué par le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (N02), le protoxyde d'azote

(N20), l'anhydride nitreux (N203) et les anhydrides N204 et N205.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que

ledit temps de contact des boues avec ledit oxyde d'azote gazeux ou lesdits oxydes

d'azote gazeux est compris entre 1 minute et 300 minutes.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il

consiste à réaliser l'injection des oxydes gazeux directement dans la phase liquide des

boues à traiter, sous forme de fines bulles d'un diamètre inférieur à 1 mm.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce

qu'il est réalisé selon un régime hydraulique appartenant au groupe comprenant les régimes statiques, dynamiques, à co-courant, contre-courant, à courants-croisés,

continus, ou séquentiels.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce

qu'il comprend une fonction complémentaire d'accélération du transfert des oxydes d'azote dans la phase liquide desdites boues, ladite fonction appartenant au groupe comprenant l'agitation mécanique, I'agitation hydraulique par recirculation en boucle dans le réacteur, Ies processus thermodynamiques de modification des conditions de solubilité de la phase gazeuse dans la phase liquide notamment par augmentation de la pression

et/ou diminution de la température.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 11 caractérisé en ce

qu'il comprend une étape d'ajoût d'un réactif coagulant ou floculant dans ou en amont du réacteur.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce

qu'il est mis en oeuvre sur des boues comprenant entre 0,5 et 150 g/l de matière sèche.

14. Installation pour la stabilisation des boues issues des filières d'épuration des effluents industriels et/ou urbains ou des filières de traitement des eaux de surface ou souterraine en vue de Ieur potabilisation selon le procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 13 caractérisée en ce qu'elle comprend:

- un réacteur (1) présentant une canalisation d'amenée (2) desdites boues à stabiliser; - un dispositif d'injection (5) permettant d'injecter un oxyde d'azote gazeux ou un mélange d'oxyde d'azote gazeux dans ledit réacteur (1); - des moyens de production d'oxydes d'azote (4) prévus en aval desdits moyens d'injection (5);

- une canalisation d'évacuation (6) des boues stabilisées.

15. Installation selon la revendication 14 caractérisée en ce que ledit réacteur (1)

est choisi dans le groupe constitué par Ies réacteurs à co-courant, Ies réacteurs à contre-

courant, les réacteurs à courants-croisés.

16. Installation selon la revendication 14 ou 15 caractérisée en ce que ledit dispositif d'injection (5) est choisi dans le groupe constitué par les poreux, les raquettes perforées, les Iits de ruissellement, les tubes de distribution perforés, les disperseurs et

les mélangeurs.

17. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 16 caractérisée en

ce qu'elle comprend des moyens de recirculation (7, 23) desdites boues dans ledit

réacteur (1).

18. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 17 caractérisée en

ce qu'elle comprend un premier compartiment (32, 41) pour la stabilisation des boues,

coopérant avec un second compartiment (33, 42) pour la fiottation des boues.

19. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 18 caractérisée en

ce qu'elle comprend des moyens d'utilisation des NOx gazeux issus du procédé appartenant au groupe comprenant leur évacuation (la) et leur recirculation dans le

réacteur (lb).