Wuxi Qijing Machinery Technology Co., Ltd.
traitement des boues d'épuration
Le résidu qui s'accumule dans les usines de traitement des eaux usées est appelé boues (ou biosolides). Les boues d'égouts sont le matériau résiduel solide, semi-solide ou lié qui est produit comme sous-produit des processus de traitement des eaux usées. Ce résidu est généralement classé comme boues primaires et secondaires. Les boues primaires sont générées à partir des précipitations chimiques , de la sédimentation et d'autres processus primaires, tandis que les boues secondaires sont la biomasse des déchets activés résultant de traitements biologiques. Certaines usines d'égouts reçoivent également des solides septiques ou septiques des systèmes de traitement des eaux usées sur place des ménages. Très souvent, les boues sont combinées ensemble pour un traitement et une élimination supplémentaires.
Le traitement et l'élimination des boues d'épuration sont des facteurs majeurs dans la conception et le fonctionnement de toutes les usines de traitement des eaux usées. Deux objectifs de base du traitement des boues avant l'élimination finale sont de réduire son volume et de stabiliser les matières organiques. Les boues stabilisées n'ont pas d'odeur offensive et peuvent être manipulées sans provoquer de nuisance ou de risque de santé. Le volume des boues plus petit réduit les coûts de pompage et de stockage.
Le traitement des boues d'épuration peut comprendre une combinaison d' épaississement , de digestion et de processus d'assèchement.
L'épaississement est généralement la première étape du traitement des boues car il n'est pas pratique de gérer les boues minces, une suspension de solides en suspension dans l'eau . L'épaississement est généralement réalisé dans un réservoir appelé épaississant de gravité. Un épaississant peut réduire le volume total de boues à moins de la moitié du volume d'origine. Une alternative à l'épaississement de la gravité est la flottation à air dissous. Dans cette méthode, les bulles d'air transportent les solides à la surface, où une couche de boues épaissies se forme.
La digestion des boues est un processus biologique dans lequel les solides organiques sont décomposés en substances stables. La digestion réduit la masse totale des solides, détruit les agents pathogènes et facilite la désanation ou la sécheresse des boues. Les boues digérées sont inoffensives, ayant l'apparence et les caractéristiques d'un sol riche.
La plupart des grandes usines de traitement des eaux usées utilisent un système de digestion en deux étapes dans lequel les matières organiques sont métabolisées par des bactéries anaérobielles (en l'absence d'oxygène). Dans la première étape, les boues, épaissies à une teneur en solides sèches (DS) d'environ 5%, sont chauffées et mélangées dans un réservoir fermé pendant plusieurs jours. Les bactéries formant l'acide hydrolysent de grandes molécules telles que les protéines et les lipides , les divisant en molécules solubles dans l'eau plus petites, puis fermentent ces plus petites molécules en divers acides gras. Les boues s'écoulent ensuite dans un deuxième réservoir, où la matière dissoute est convertie par d'autres bactéries en biogaz , un mélange de dioxyde de carbone et de méthane . Le méthane est combustible et est utilisé comme carburant pour chauffer le premier réservoir de digestion ainsi que pour produire de l'électricité pour l'usine.
La digestion anaérobie est très sensible à la température , à l'acidité et à d'autres facteurs. Cela nécessite une surveillance et un contrôle minutieux. Dans certains cas, les boues sont inoculées avec des enzymes hydrolytiques supplémentaires au début du premier stade de digestion afin de compléter l'action des bactéries. Il a été constaté que ce traitement enzymatique peut détruire des agents pathogènes plus indésirables dans les boues et peut également entraîner la génération de plus de biogaz dans la deuxième étape de la digestion.
Une autre amélioration du processus de digestion anaérobie traditionnel en deux étapes est l'hydrolyse thermique , ou la décomposition des grandes molécules par chaleur. Cela se fait dans une étape distincte avant la digestion. Dans un cas typique, le processus commence par une boue qui a été déshumée à une teneur en DS d'environ 15%. Les boues sont mélangées avec de la vapeur dans une pulpeuse, et ce mélange homogénéisé chaud est alimenté à un réacteur, où il est maintenu sous pression à environ 165 ° C (environ 330 ° F) pendant environ 30 minutes. À ce moment-là, avec les réactions hydrolytiques terminées, une partie de la vapeur est saignée (à nourrir à la pulpe La pression éclate les parois cellulaires d'une grande partie de la matière solide. Les boues hydrolysées sont refroidies, légèrement diluées avec de l'eau, puis envoyées directement à la deuxième étape de la digestion anaérobie.
La digestion des boues peut également avoir lieu de manière aérobie, c'est-à-dire en présence d'oxygène. Les boues sont vigoureusement aérées dans un réservoir ouvert pendant environ 20 jours. Le gaz de méthane n'est pas formé dans ce processus. Bien que les systèmes aérobies soient plus faciles à utiliser que les systèmes anaérobies, ils coûtent généralement plus cher à fonctionner en raison de la puissance nécessaire à l'aération. La digestion aérobie est souvent combinée avec de petits systèmes de stabilisation d'aération ou de contact étendus.
La digestion anaérobie aérobie et conventionnelle convertit environ la moitié des solides de boues organiques en liquides et gaz. L'hydrolyse thermique suivie d'une digestion anaérobie peut convertir environ 60 à 70% de la matière solide en liquides et gaz. Non seulement le volume de solides est produit plus petit que dans la digestion conventionnelle, mais la plus grande production de biogaz peut rendre certaines usines de traitement des eaux usées autosuffisantes en énergie .
Les boues d'égouts digérées sont généralement déshabillées avant l'élimination. Les boues déshumotées contient toujours une quantité importante de l'eau-de-mer jusqu'à 70 pour cent mais, même avec cette teneur en humidité, les boues ne se comportent plus comme un liquide et peuvent être manipulées comme un matériau solide. Les lits à séchage de boues fournissent la méthode la plus simple de déshydratation. Une suspension de boues digérée est étalée sur un lit ouvert de sable et laissée rester jusqu'à sécheuse. Le séchage a lieu par une combinaison d'évaporation et de drainage de gravité à travers le sable. Un réseau de tuyauterie construit sous le sable recueille l' eau , qui est pompée à la tête de l'usine. Après environ six semaines de séchage, le gâteau aux boues, comme on l'appelle, peut avoir une teneur en solides d'environ 40%. Il peut ensuite être retiré du sable avec une fourche ou un chargeur frontal. Afin de réduire le temps de séchage par temps humide ou froid, une enceinte en verre peut être construite sur les lits de sable. Étant donné que beaucoup de terres sont nécessaires pour le séchage des lits, cette méthode de déshydratation est couramment utilisée dans les villes rurales ou suburbaines plutôt que dans des villes densément peuplées.
Les alternatives aux lits à séchage de boues comprennent le filtre à vide du tambour rotatif, la centrifugeuse et la presse à filtre à courroie. Ces systèmes mécaniques nécessitent moins d'espace que les lits à séchage à boues, et ils offrent un plus grand degré de contrôle opérationnel. Cependant, ils doivent généralement être précédés d'une étape appelée conditionnement des boues, dans laquelle des produits chimiques sont ajoutés aux boues liquides pour coaguler les solides et améliorer la drainabilité.
La destination finale des boues d'épuration traitées est généralement la terre. Les boues déshydratantes peuvent être enterrées sous terre dans une décharge sanitaire . Il peut également être réparti sur les terres agricoles afin d'utiliser sa valeur en tant que conditionneur de sol et engrais . Étant donné que les boues peuvent contenir des produits chimiques industriels toxiques, il ne se propage pas sur des terres où les cultures sont cultivées pour la consommation humaine.
Lorsqu'un site approprié pour l'élimination des terres n'est pas disponible, comme dans les zones urbaines, les boues peuvent être incinérées . L'incinération évapore complètement l'humidité et convertit les solides organiques en cendres inertes. Les cendres doivent être éliminées, mais le volume réduit rend l'élimination plus économique. Le contrôle de la pollution atmosphérique est une considération très importante lorsque les boues d'épuration sont incinérées. Les dispositifs de nettoyage d'air appropriés tels que les épurateurs et les filtres doivent être utilisés.
Les boues de décharge dans l'océan, une fois qu'une méthode d'élimination économique pour de nombreuses communautés côtières, n'est plus considérée comme une option viable. Il est désormais interdit en Chine et dans de nombreux autres pays côtiers.
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