FNDAE_37_Chapitre_6

Guide technique sur les matires de vidange

issues de lassainissement non collectif

33

CHAPITRE 6

1. EPANDAGE

L'pandage des matires de vidange est

rglement par l'article 4 du dcret 97-1133 relatif

lpandage agricole des boues dpuration.

Ainsi, les matires de vidange sont assimiles

des boues de station dpuration pour cette

pratique.

2. TRAITEMENT SPECIFIQUE EXTENSIF DES MATIERES DE VIDANGE PAR LIT DE SECHAGE PLANTES DE ROSEAUX (LSPR)

La dshydratabilit limite des matires de

vidange, du fait de la prsence de fines

colmatantes et de graisses, amne prconiser

une charge extensive pour le traitement de ce

type de produit. En technique alternative au pr-traitement des

matires de vidange avant leur injection sur la

file eau dune station d'puration, il est

envisageable de les traiter spcifiquement et

directement sur des lits de schage plants de

roseaux (Annexe 4-1).

Ce procd permet ainsi de rpondre la

proccupation grandissante des collectivits :

qui ont grer conjointement les eaux

uses collectes par les rseaux d'assainissement

et les matires de vidange issues des fosses

septiques et fosses septiques toutes eaux de

l'assainissement non collectif, sans surcharger la

"file eau" des stations.

dans les zones o l'ANC prdomine et qui ne

disposent pas de stations d'puration des eaux

uses susceptibles d'accueillir les matires de

vidange, cette alternative diminuerait de plus les

cots de collecte et de transport vers des units

adaptes.

Face ces problmatiques, le Cemagref, en

partenariat avec la SINT, Veolia-Eau, lAgence de

leau RM&C, lAdeme et le Syndicat intercommunal

du pays dAlbon, a engag une phase dtude sur

pilotes (Annexe 4-2) concernant le traitement et

la valorisation des matires de vidange sur lits de

schage plants de roseaux.

TRAITEMENT SPECIFIQUE POUSSE DES MATIERES DE VIDANGE



34

Photo 5 : Filtres plants de roseaux

Les investigations menes par le Cemagref

sur le traitement spcifique des matires de

vidange en lits de schage visent :

Valoriser ce sous-produit de lANC en

optimisant sa dshydratation et sa minralisation

par une adaptation de la charge, des frquences

dalimentation, et du systme daration passive

des granulats qui constituent la couche drainante.

Accrotre les performances de sparation

phase solide / phase liquide en cherchant le

meilleur matriau pour constituer une couche de

filtration adapte l'interface matires de vidange

/ couche drainante qui sera galement un bon

support pour le dveloppement des roseaux.

Caractriser la qualit des percolats en vue

de leur traitement soit sur la file eau d'une

station proche, soit par un procd extensif de

traitement spcifique mis en place proximit des

lits de schage.



35

Cuve de mlange

Stratgie 1

Stratgie 2

Poste de

relvement

des eaux

brutes

OU en tte de filtres plants

de roseaux pour le traitement

des eaux uses brutes par ex.

Cuve de mlange

Stratgie 1

Stratgie 2

Poste de

relvement

des eaux

brutes

OU en tte de filtres plants

de roseaux pour le traitement

des eaux uses brutes par ex.

Figure 12 : Schmas de traitement des matires de vidange envoyes directement sur LSPR (Stratgie 1) soit en traitement conjoint avec des boues actives (Stratgie 2)

2.1. LE TRAITEMENT DIRECT DES MATIERES DE VIDANGE SUR LITS DE SECHAGE PLANTES DE ROSEAUX

(FIGURE12, STRATEGIE 1)

Lide consiste adapter et transposer le

savoir-faire acquis sur les lits de schage de

boues plants de roseaux ddis aux boues de

stations dpuration deaux uses domestiques en

aration prolonge, aux matires de vidange

issues de lassainissement non collectif. Ces

dernires, issues de processus de dgradation

anarobie de la matire organique dans les fosses

septiques et fosses toutes eaux (voir supra), se

prsentent sous forme de fines particules non

flocules qu'il est donc plus difficile de retenir en

surface du massif filtrant. Aussi, il est ncessaire :

soit denvisager une tape de pr-

traitement pouss par coagulation-floculation

physico-chimique (FNDAE n30),

soit doptimiser les caractristiques de la

couche filtrante (granulomtrie plus fine ou

paisseur plus importante)

Etude du pr traitement par coagulation floculation physico-chimique

Les rsultats du tableau 3 montrent que la

qualit des percolats et le temps de succion

capillaire [CST] (indicateur qualitatif de laptitude

la dshydratation des boues) sont sensiblement

meilleurs avec des matires de vidange flocules

compares des matires de vidange brutes.



36

Qualit du

percolat

Aptitude la

dshydratation Dynamique du ressuyage

MES CST volume ressuy

mg/l Sec. en 20h en % en 90h en %

MV Brute 610 310 17 36

MV Flocule 30,5 36,5 21 20,9

Mlange BA/MV flocul (20%

de MV et 80% de BA issue du

bassin daration, en volume)

38 81 28 30

Tableau 3 : Comparaison de la qualit du percolat et des caractristiques de drainage des boues

pour un ressuyage en colonnes de sable (d10=0,35 mm, CU=3,2) non plantes

La coagulation-floculation chimique prsente

certes lavantage daccrotre la dshydratabilit,

mais les matires de vidange ainsi transformes

prsentent une dynamique de ressuyage plus

faible que celles des matires de vidange brutes

en raison dune augmentation de leau lie. Il faut

galement prendre en compte la problmatique

dun dosage optimal des ractifs pour un produit

trs htrogne dune vidange une autre. Un

surdosage de polymre augmentera la teneur en

eau lie de la boue et occasionnera donc une

baisse de la dshydratabilit. Toutes ces

considrations temprent les avantages prsents

auparavant.

Le site d'Athe sur Cher (FNDAE n30) est quip

d'un tel dispositif. Une rcente visite de ce site qui a

t surcharg (les 3 lits recevaient prs de 100 kg

MS.m-2.an-1, correspondant approximativement 80

kg MES.m-2.an-1) et des discussions avec ses

gestionnaires (personnel communal et SATESE

d'Indre et Loire) ont permis de constater que les

roseaux ne pouvaient se dvelopper correctement

avec de telles doses (voir photo 6). Aprs une 1re

vidange, la reprise a t trs htrogne et ils ne

subsistent que sur les bords o l'paisseur de boue

est moindre.

Photo 6 : Dveloppement contrari des roseaux en raison de doses trop leves Athe sur Cher en mars 2009 (37)

La situation est tout fait diffrente sur le site de

traitement de Beaumont la Ronce en Indre et

Loire qui a reu une charge moyenne de 41 kg

MS.m-2.an-1. Aprs une vidange des boues

dshydrates en 2008, les roseaux ont

rapidement retrouv une densit optimale.



37

Face ce constat et en raison des contraintes

d'exploitation induites par le traitement physico-

chimique, les gestionnaires du site d'Athe sur

Cher, pensent qu'il eut t prfrable d'apporter

des matires de vidange brutes sur une surface

plus importante de lits de schage.

Sans pr traitement

Comme un traitement primaire physico-

chimique des matires de vidange prsente peu

davantage, il est tentant d'essayer une solution

plus simple en alimentant les lits de schage avec

des matires de vidange brutes. C'est ce que le

Cemagref, avec ses partenaires, ont ralis sur la

station du SIA Pays d'Albon Andancette (26) o

des pilotes de 2 m2 de surface unitaire, plants de

roseaux, ont t construits pour y apporter des

matires de vidange brutes (Annexe 4-2). Des

essais pralables en vue de slectionner deux

couches superficielles de filtration ont donc t

pratiqus antrieurement sur colonnes non

plantes pour essayer de retenir au mieux les

matires de vidange et obtenir les percolats les

moins chargs.

Les matriaux suivants ont t retenus comme

couche superficielle mettre en place dans les

pilotes :

sable roul lav silico-calcaire

(d10=0,35mm, CU=3,2), sur une paisseur de 5

cm, assurant une performance de filtration de

98% lors de la premire bche ;

compost

issu dune plate-forme de compostage agre, sur

une paisseur de 10 cm, assurant une

performance de filtration de 96% lors de la

premire bche.

Les essais ont t raliss selon une frquence

dalimentation simulant 6 lits de schage plants.

Cette configuration couple une stratgie

dalimentation adapte (ratio temps dalimentation

/ temps de repos) a permis dallier performances

de traitement (dessication et minralisation) et

acclimatation des vgtaux (>250 tiges.m-2) dans

les conditions opratoires dcrites ci-aprs.

En raison de la faible charge hydraulique (due aux

fortes concentrations en MES des matires de

vidange, de lordre de 20 g/l), une configuration

avec un nombre de lits suprieur ne semble pas

ncessaire.

a. Les charges de traitement prconises

La charge actuellement teste de 30 kg

MES.m-2an-1, sur la priode de dmarrage (1,5

annes) a permis un dveloppement satisfaisant

des vgtaux (densit suprieure 250 tiges.m-2)

ainsi quune bonne colonisation des racines dans

le rsiduel de boue assurant une stabilisation

effective du produit tout en alliant des

performances de dessiccation remarquables

(>30%MS). Ces performances trouvent

principalement leur origine dans la faible charge

hydraulique et la bonne colonisation du rsiduel

de boue par les rhizomes et racines.

En raison de teneurs leves en sels dissous, le

dimensionnement pour le schage des matires

de vidange sera bas uniquement sur les MES

plutt que sur les MS (cas des boues actives). En

effet, la majeure partie des sels dissous introduits

dans les lits avec les matires de vidanges brutes

est vacue avec les percolats.

Les processus anarobies, comme nous l'avons

dj mentionn, minralisent certes efficacement

la matire organique mais cette minralisation

gnre beaucoup de sels dissous (lazote Kjeldahl

est compos 80 % de sels ammoniacaux, 97 %

du phosphore total est sous la forme

dorthophosphates) ainsi que des acides gras

volatils et des ions hydrognocarbonates [HCO3-]

qui ne sont pas consomms par la nitrification

comme dans les processus arobies. Tous ces

ions contribuent donc lenrichissement des

matires de vidange en sels dissous qui traversent

les lits de schage plants de roseaux et se

retrouvent trs majoritairement dans les

percolats.



38

Alors que certains retours dexpriences de

stations ddies au traitement spcifique des

matires de vidange mentionnent une bonne

couverture vgtale et un taux de 38% de siccit

avec 46 kg MES.m-2.an-1 et 6 lits en France (Paing

and Voisin, 2005), les expriences menes avec

une charge quivalente montrent les premires

limites du systme. En effet, suite la phase de

dmarrage, laugmentation de charge (fin mai)

50 kg MES.m-2.an-1 a provoqu le colmatage dun

pilote garni de sable en automne, soit aprs 7

mois dalimentation cette dose. Aussi, une

charge surfacique gale ou suprieure 50 kg

MES.m-2.an-1 semble vraisemblablement non

adapte au maintien des performances du

systme.

En conclusion, on retiendra une charge maximale

de 25 kg MES.m-2.an-1 lors de la phase de

dmarrage sur une priode dau moins 1 anne,

jusqu lobtention dune densit de vgtaux

suprieure 250 tiges.m-2.

Pendant cette priode on alimentera les lits

pendant 3 ou 4 jours soit une rotation de deux

fois par semaine, occasionnant ainsi une priode

de repos qui nexcdera pas 20 jours.

En phase de routine, selon ltat des

connaissances actuelles, la charge applique sur

les lits ne devra pas excder 40 kg MES.m-2.an-1

au risque de compromettre la prennit du

systme. Ds lors que les roseaux sont

suffisamment denses et que la couche de dpt

rsiduel apporte une rserve hydrique

complmentaire, lalimentation sera prolonge

pendant toute une semaine, entranant ainsi 5

semaines de repos.

Dans tous les cas cela ne doit pas dispenser

lexploitant dune observation attentive de ltat

des roseaux et de prendre les mesures

ncessaires en fonction des alas climatiques.

b. La nature du support de filtration prconis

Suites aux essais raliss sur units pilotes et

en dpit d'une qualit des percolats moindre au

dbut, nous sommes amens prconiser

lutilisation du compost (sur 10 cm dpaisseur au

moins) comme support de filtration pour les

raisons suivantes :

Celui-ci constitue un meilleur substrat de

croissance que le sable alors que le rsiduel de

boue napporte quune faible rserve hydrique lors

de la phase de dmarrage,

Il autorise ainsi une meilleure dynamique

de drainage de leau gravitaire et augmente la

porosit du rsiduel de boue (craqulement,

densit de rhizomes et tiges) assurant une

meilleure diffusion doxygne en son sein,

De par son caractre spongieux , il

permet daccrotre sensiblement par capillarit la

dshydratation des boues qui se dposent sa

surface.

De plus, ce matriau moins onreux est en outre

plus aisment disponible que du sable de

granulomtrie adquate (roul lav, d10>0,35mm

et 3



39

qui a permis de comparer de faon significative

les performances entre les deux supports tests ;

chacun ayant trois rpliquats.

En moyenne, lors de la phase de dmarrage, la

dose apporte est proche de 3 l.m-2.j-1 de

matires de vidange brutes, reprsentant 82 g de

MES.m-2.j-1.

Compare aux rsultats obtenus classiquement

sur des lits aliments avec des boues actives, on

note que la qualit des percolats est nettement

moins bonne avec une alimentation par les

matires de vidange brutes.

Sable Compost

Moy. Md. ET* Min Max Rend. n** Moy. Md. ET Min Max Rend. n

Eh (mV)ENH 258 239 83 157 410 - 12 251 268 114 40 413 - 12

pH 7,9 7,9 0,3 7,5 8,4 - 42 8,0 8,0 0,3 7,3 8,8 - 42

Cond (S.cm1) 2964 2800 1010 301 5020 - 45 3294 3210 1022 1980 5560 - 44

MS (mg/l) 3400 4059 1252 1705 4454 - 6 6091 5889 2540 3443 9454 - 6

MES (mg/l) 1762 632 3202 21 19099 95% 132 3651 1703 5021 26 23206 92% 134

DCOt (mg/l) 2916 1200 3558 131 15238 93% 48 6863 3309 7198 190 23749 89% 47

N-NK (mg/l) 144 63 166 3 703 91% 45 294 223 275 3 994 85% 44

N-NH4 (mg/l) 32 18 42 0,2 165 90% 48 59 36 70 0,1 263 86% 47

N-NO3 (mg/l) 135 135 91 0,1 303 - 27 197 215 142 4,1 491 - 20

PO4 en P (mg/l) 8 5 9 2 31 - 15 11 10 10 2 39 - 15

PT en P (mg/l) 36 12 41 4 138 - 21 60 19 76 3 257 - 21

*ET : cart type **n : nombre dchantillons

Tableau 4 : Qualit des percolats et rendements obtenus sur les deux supports de filtration

En dpit de rendements levs au regard des

matires apportes (92 % en MES et 89 % en

DCO), les concentrations dans les percolats

(particulirement celles des MES et de la DCO)

sont affectes ngativement, notamment par des

effets de bords, amplifis partir de mars quand

les conditions mtorologiques (bonnes pour cette

poque de l'anne 2007) ont favoris la

rtractation des boues le long des parois,

engendrant de ce fait des courts-circuits.

Les concentrations en nitrates dans les percolats

rvlent nanmoins des conditions daration

favorables au dveloppement dune biomasse

nitrifiante dans la couche drainante. Ceci confirme

galement le caractre non septique des

percolats, dont le potentiel redox est positif (Cf.

tableau 4)

Ces percolats ne peuvent toutefois pas encore

tre rejets directement dans le milieu naturel, ils

doivent donc faire l'objet d'un traitement

complmentaire :

Ils peuvent videmment tre renvoys en

tte d'une station d'puration si elle existe

proximit. Le poids des retours associs la

charge entrante de la STEP ne doit jamais

dpasser le domaine garanti de cette dernire.

Une simulation de la charge maximale de la STEP

selon le volume de matires de vidange brutes

traites sur compost est propose en Annexe 4-3.

Par exemple pour une STEP de 2000EH, le

traitement de 10m3 quotidiens sur LSPR

ncessite que sa charge nexcde pas 91% du

nominal.



40

Ils peuvent galement tre traits par une

filire extensive de type FPR pour le traitement

des eaux uses brutes en effectuant soit un

mlange avec les ERU soit un traitement

spcifique.

Dans tous les cas, le dimensionnement de la

filire de traitement complmentaire devra tre

bas sur la charge en DCO des percolats. La

concentration moyenne de DCO (463 mg/l)

obtenue partir de 8 valeurs entre 2001 et 2004

en sortie des filtres de Beaumont la Ronce

(Linard et al., 2008a), ne saurait constituer une base de dimensionnement raliste compte tenu

du fait que la couche drainante des lits de

schage est trs paisse (environ 60 cm de

gravillon de type Mayennite [argile expanse]).

Toutefois, on peut penser la qualit des percolats

s'amliorera avec la croissance du rsiduel de

boues qui constitue lui-mme une matrice filtrante

et que les courts-circuits le long des parois des

pilotes de 2 m2 Andancette seront

considrablement minimiss sur des lits en taille

relle. Par consquent ce niveau de

connaissance, il semble raliste de dimensionner

le traitement complmentaire des percolats sur

une concentration de ces derniers de 3 g/l de

DCO qui correspond peu ou prou la qualit dj

observe en sortie des pilotes garnis de sable.

La quantification du flux traiter sera calcule

selon un pourcentage de 75% (50% en moyenne

avec un cart type de 25%) du volume entrant

restitu en sortie, quelle que soit la nature de la

matrice de filtration.

d. Vidange des lits

Pour une configuration 6 lits, il convient de

vidanger les lits 2 par 2 afin de ne pas prolonger

le cycle de vidange au del de 3 ans pour ne pas

avoir une diffrence de hauteur de boues qui

excderait 50 cm entre les premiers et derniers

lits vidanger.

Au regard des siccits obtenues en t dans les

pilotes, les deux lits vidanger seront exclus du

cycle dalimentation partir du mois de juin pour

leur accorder une priode de repos

supplmentaire dau moins un mois pour une

vidange programme entre le 15 juillet et fin aot

au plus tard.

On peut ainsi esprer une siccit denviron 30% et

une teneur en matires volatiles de lordre de

60%.

Afin de garantir la reprise des roseaux dans les lits

aprs vidange, tout comme les boues actives (Cf.

Linard et al., 2008), on alimentera mi-charge jusqu fin octobre.

2.2. LE TRAITEMENT CONJOINT DU MELANGE MATIERES DE VIDANGE ET BOUES ACTIVEES DE STEP EN LITS DE

SECHAGE PLANTES DE ROSEAUX (FIGURE 12, STRATEGIE 2)

Aux procds noncs ci-avant, sajoute une

variante de traitement des matires de vidange

sur une station d'puration sans les introduire

dans la file eau en les traitant sur lits de

schage plants de roseaux en effectuant un

mlange pralable des matires de vidange avec

les boues actives issues du bassin daration

prolonge [BA]. Lintrt de ce mlange est de

bnficier du caractre naturellement flocul des

boues actives en raison de la prsence

dexopolymres (composs synthtiss par les

bactries en conditions arobies et favorisant leur

agglomration) qui unissent les bactries entre

elles pour former le floc. Cette technique permet

daugmenter les performances de filtration par

rapport aux matires de vidange seules, comme le

montre le Tableau 5.

Dans un premier temps, une optimisation du ratio

BA/matires de vidange a t conduite en

laboratoire. Ces exprimentations en jar-tests ont

permis de mettre en avant un gain notoire sur la

floculation du mlange pour un ratio VBA/VMV de 4

(soit 4 volumes de BA du bassin d'aration une

concentration moyenne d'environ 2,5 g de MES/L

pour un volume de matires de vidange), et cela

pour diffrentes qualits de matires de vidange.



41

Deux pilotes identiques aux six mentionns

prcdemment et dont la couche superficielle est

constitue de 5 cm de sable ont t construits sur

le site dAndancette pour tudier les performances

de la dshydratation du mlange ainsi constitu et

observer conjointement la qualit des percolats.

En moyenne, lors de la phase de dmarrage, la

dose apporte sur les pilotes est proche de 13

l.m-2.j-1 de mlange (soit une dose de matires de

vidange brutes de 2,6 l.m-2.j-1), reprsentant 92g

de MES.m-2.j-1 (soit 73g MES.m-2.j-1 de matires de

vidange brutes).

a. Qualit des percolats

BA/MV Moy. Md. ET* Min Max Rend. n**

Eh (mV)ENH 280 276 41,3 215 347 - 7

pH 7,74 7,7 0,27 7,3 8,4 23

Cond (S.cm1) 1661 1640 369 1070 3150 - 24

MS (mg/l) 1737 2088 750 876 2246 - 3

MES (mg/l) 475 330 412 26,2 2404 94% 87

DCO (mg/l) 1300 1187 1110 170 5548 85% 25

N-NK (mg/l) 72 61,6 56,6 4,9 274 78% 25

N-NH4 (mg/l) 21,7 17,4 18,6 1,05 88,5 66% 25

N-NO3 (mg/l) 32 29,3 27,4 0,12 88,5 - 15

PO4 en P (mg/l) 9,86 10,1 1,91 6,65 12,6 - 8

PT en P (mg/l) 23,2 24,2 7,89 11,3 33,7 - 12

*Ecart-Type, ** Nombre dchantillons

Tableau 5: Qualit des percolats et rendements puratoires des pilotes aliments par le mlange (MV + boues issues de

boues actives) (frquence 6 et 10 lits conjointes, phase de dmarrage) obtenus sur le sable comme support de filtration

Les rendements sont similaires ceux observs

sur les filtres traitant les matires de vidange

seules, avec toutefois une qualit du percolat

nettement amliore notamment en MES et DCO.

Ceci rsulte en partie de leffet bnfique de la

floculation mais galement du taux de dilution

induit par les boues actives peu concentres

prleves directement dans le bassin d'aration.

La charge que reprsentent les retours en tte de

station est relativement faible vis vis de la

charge entrante. En effet, si lon considre que la

globalit de la production de boues est co-traite

avec des matires de vidange dans un ratio

volumique de 4, les retours en tte

reprsenteraient 11% en MES, 11.5 % en DCO et

9.2% en NK de la charge entrante (Tableau 6).

Le tableau 5 rsume le volume de matires de

vidange susceptible dtre trait selon la taille de

la STEP associ au dimensionnement (surface

unitaire et nombre de lits prconis) des lits de

schage plants. Ce dernier est bas sur une

charge organique plein rgime de 50 kg MES.

m-2.an-1.

Le nombre minimum de lits mettre en uvre est

de 8 au del de 3000EH.



42

Taille STEP (EH) 2000 3000 4000 5000 10 000 20 000

Volume de boues actives

produit (m3/j) 24 35 47 59 118 236

Volume de MV correspondant

si ratio de 4 avec BA (m3/j) 5 7 9 12 24 47

Nombre de lits prconis 6 8 8 8 10 10

Surface unitaire des lits (m) 276 311 414 518 1036 2072

Tableau 6 : Volumes de MV pouvant tre traits par mlange conjoint avec les boues actives selon la taille de la STEP

et dimensionnements des lits associs (Hyp : MESBA=4 g/l, MESMV=28 g/l).

Matires de vidange + BA step BA/MV

Traitement spar sur LSPR Traitement conjoint

Sable Compost Sable

MES 7,3% 13,5% 11,0%

DCO 4,5% 9,5% 11,5%

NK 3,4% 6,1% 9,2%

PT 11,1% 13,3% 14,8%

Taux de charge maxi STEP 92,7% 86,5% 89,0%

Tableau 7 : Pourcentages des retours en tte (percolats en sortie des lits) par rapport la charge entrante de la STEP ,

le volume de Matires de vidange trait correspondant dans les deux cas 20% du flux de boue produite par la STEP

b. Vidange des lits

Les performances de dshydratation et de

minralisation observes sur les units pilotes en

phase de dmarrage (30 kg MES.m-2.an-1) sont

similaires celles observes avec le traitement

spcifique des matires de vidanges.

Compte tenu de limportante dilution avec les BA

on adoptera une stratgie identique celle

prconise pour ces dernires, soit un temps de

repos supplmentaire denviron 4 mois et un arrt

des alimentations dbut mai (voir Article Lienard

et al.2008).

Il convient ainsi, en fonction des exigences lies

la traabilit des boues et des matires de

vidange notamment en vue d'un pandage

(dcret n 97-1133 du 08/12/97 relatif

l'pandage des boues issues du traitement des

eaux uses), d'tre extrmement prudent sur la

qualit de chacun des 2 produits, au risque de se

voir interdire la destination vers des terrains

agricoles lors du curage des lits de schage pour

l'ensemble BA/ matires de vidange.

c. Conclusion

Les performances atteintes pour le traitement

spcifique des matires de vidange brutes sur lits

de schage plants de roseaux, lors de cette

phase de dmarrage mi charge (25-30 kg

MES.m-2.an-1), sont encourageantes pour les deux

substrats de filtration tudis sur des pilotes



43

exprimentaux de 2m2, sans apparition de

colmatage. Les limites du sable semblent tre

atteintes pour une charge de 50 kg MES.m-2.an-1.

On prconisera, mme si les performances de

filtration sont moindres au dbut, lutilisation du

compost comme matrice filtrante (notamment en

raison de la difficult dapprovisionnement en

sable de granulomtrie adquate). La filtration

physique deviendra vraisemblablement plus

efficace avec l'accroissement de la couche de

dpts superficiels.

Par ailleurs la frquence dalimentation tudie,

on note une acclimatation favorable des vgtaux,

point cl pour un traitement fiable et prenne.

Les essais charges plus importantes (50 et

70 kg MES.m-2.an-1) actuellement mens

permettront de dfinir les charges limites et juger

des performances de filtration, de dshydratation

et de minralisation des configurations testes.

Enfin, la mise en place de lits de schage plants

de roseaux, recevant un mlange boues actives

et matires de vidange permet de traiter

conjointement ces deux produits sans nuire aux

performances. Elle permet de ne pas surcharger

la station du fait que les matires de vidange ne

sont pas introduites dans la "file eau" de la

station. Cela devrait aussi permettre de viser des

stations de moindre taille et d'largir l'ventail des

possibilits de traitement sur un secteur donn

afin de rduire les frais de transport des matires

de vidange.

Afin de ne pas compliquer la gestion, il faut

vraisemblablement constituer ce mlange

directement partir du dbit spcifique des

pompes dont les flux arriveront dans une cuve de

mise latmosphre qui vitera les phnomnes

de siphonnage parfois constats sur des stations

boues actives dont le bassin daration est plus

haut que les lits de schage. Il faudra toutefois

vrifier que lhomognisation du mlange sera

suffisante lors du transit dans les canalisations.

Pour viter les problmes de traabilit du

mlange une franche collaboration des vidangeurs

est indispensable mme si les contrles daccs au

site de dpotage sont mis en place.

3. TRAITEMENTS DE TYPE INTENSIFS : PROCEDE AEROBIE

3.1. TRAITEMENT SPECIFIQUE AEROBIE DES MATIERES DE VIDANGE

Compte tenu de la concentration leve des

matires de vidange, le type de racteurs le plus

adapt pour traiter ces produits sont les racteurs

qui ont t dvelopps pour le traitement

biologique arobie des graisses (Cf. Document

technique FNDAE n 24).

Les principaux procds commercialiss sont les

suivants :

Lors de ltude n24 sur le traitement arobie des

graisses, la charge massique (paramtre cl du

traitement) retenue par les diffrents

constructeurs tait quivalente. Seul le procd

Carbofil se distinguait des autres par sa compacit

(charge volumique 4 fois plus leve) car le

principe de ce procd permettait de fonctionner

avec des concentrations en MES plus importantes

(paramtre limitant dans le transfert doxygne

des systmes darateurs classiques). Le procd

Carbofil permet ainsi un meilleur rendement

doxygnation en milieu concentr grce sa

chute deau en surface.

Rappel des donnes de dimensionnement pour le

traitement des graisses :

Nom du

procd BIOLIX BIOMASTER LIPOCYCLE CARBOFIL

Constructeur OTV / Volia Degrmont Streau Carbofil



44

Procds Biolix, Biomaster, Lipocycle Carbofil

Charge massique

kg de DCO/ kg de MES.j 0,25 kg

Concentration en MES dans le racteur 10 g/l 40 g/l

Charge volumique = Cm x [MES]

kg de DCO/ m3 de racteur.j 2,5 kg 10 kg

Temps de sjour De lordre de 15 jours

Do Concentration en DCO du dchets

graisseux

= Cv x T sjour

35 40 g DCO/l

(dilution du produit traiter)

150 g DCO/l

(absence de dilution)

Tableau 8 : Donnes de dimensionnement pour le traitement des graisses

Les bases de dimensionnement de ces racteurs pour traiter les matires de vidange peuvent tre les

suivantes :

Procds Biolix, Biomaster, Lipocycle Carbofil

Charge massique

kg de DCO/ kg de MES.j 0,25 kg

Concentration des Matires de

Vidange en DCO

15 g/l

(do dilution)

30 g/l

(Concentration moyenne

des MV)

Temps de sjour 6 jours

Do Charge volumique

kg de DCO/ m3 de racteur.j 2,5 kg 5 kg

Do Concentration en MES dans le

racteur

= Cv / Cm

10 g/l 20 g/l

Tableau 9 : Donnes de dimensionnement pour le traitement des matires de vidange

A ce jour, suite une enqute nationale auprs

des constructeurs, aucune installation spcifique

pour traiter les matires de vidange seules na t

recense lexception du procd Carfofil,

implant chez un vidangeur (CTMA Lussac 33).

Ce type de filire doit tre prvu pour des

installations qui vont traiter dimportants

gisements de matires de vidange, et la filire

boue de la station dpuration quipe de ce

traitement spcifique doit tre capable de traiter

l'ensemble des boues produites par ce dernier.



45

3.2. SYNTHESE DES RESULTATS ACQUIS LORS DE LETUDE MENEE SUR LE TRAITEMENT INTENSIF DES MATIERES

DE VIDANGE PAR LE PROCEDE CARBOFIL

a. Rappel des principales caractristiques du procd Carbofil

Ce racteur sans recirculation de boue,

est bas sur un traitement spcifique

arobie en culture libre, plus ou moins

pouss en fonction du temps de sjour et

de la charge massique retenue.

Adapt des milieux concentrs, son

principe daration/brassage par chute

deau en surface limite fortement les

phnomnes de moussage et facilite les

rendements doxygnation.

Photo 7 : racteur Carbofil

b. Rappel des donnes de dimensionnement fournies par le constructeur

Les caractristiques de dimensionnement du racteur pour traiter les matires de vidange seules sont les

suivantes :

Dimensionnement

Temps de sjour retenu 5 jours

Charge Volumique (Cv) Proche de 6 kg DCO/m3 et par jour

Concentration en DCO moyenne des matires

de vidanges 30 g/l

Avec :

une soufflante en fonctionnement continu (apport de 20 m3 dair/h).

une alimentation du racteur par bches, tales sur toute la journe, avec un minimum de 4

bches par heure.



46

Photos 8 et 9 : Racteur Carbofil soufflante et chute en surface

A partir des lments de dimensionnement,

dautres paramtres peuvent tre dduits :

Sur la base dune charge massique de lordre

de 0,3 kg de DCO/kg de MES.jour, la

concentration en MES dans le racteur sera de 20

g/l (ratio Cv sur Cm).

A lquilibre hydraulique, la concentration en

MES dans le racteur est fonction de la relation

suivante :

Concentration en MES du racteur (g/l) =

Concentration en DCO de la matires de

vidanges (g/l) x Production spcifique de

boue (kg de MES/ kg de DCO applique).

Compte tenu de cette relation, la concentration en

MES du racteur sera fonction de la production

spcifique de boue relle et de la concentration

en DCO de la matire de vidange injecte.

c. Rsultats obtenus :

Avant dtre injectes dans le racteur

biologique, les matires de vidange sont

prtraites laide dun trommel de taille de

mailles progressive

Elles sont ensuite stockes dans une fosse

tampon uniquement agite (11 watts/m3) avec un

temps de sjour relativement long et suprieur

15 jours.

Photo 10 : Trommel du prtraitement (CTMA)



47

Les principales caractristiques des matires de

vidange injectes dans le Carbofil aprs stockage

sont :

Paramtres Valeurs moyennes

DCO totale 26,5 g/l

MES 15 g/l

MVS 80,4 g/l

Lipides 7,3 g/l

Suite la comparaison des matires de vidange

dites standards (Cf. Annexe 3), on observe:

une DCO particulaire reprsentant de 70 80

% de la DCO totale, do une fraction soluble plus

leve lie au temps de sjour des matires de

vidange dans la bassin tampon.

un ratio DCO totale/MES = 1,77 , valeur leve

lie une fraction lipidique importante.

Aprs traitement biologique arobie par le

procd Carbofil, les rendements obtenus par

mesures sont de : 37 % sur la DCO totale et 68

% sur la matire organique biodgradable

disponible au traitement.

Le rendement de 37 % sur la DCO totale, est

faible, et principalement d la composition de la

matire de vidange apporte sur le racteur.

Cette matire de vidange est compose, en

quivalent DCO, de 65 % de matire organique

disponible au traitement (biodgradable) et de 35

% de DCO due la biomasse.

Compte tenu de cette composition, le rendement

en DCO totale pouss ne peut excder 65 % (voir

moins, de lordre de 50 %) compte tenu de la

biomasse forme lors du traitement qui apporte

de la DCO (cas o toute la matire organique

biodgradable est transforme en biomasse).

Le rendement moyen de 68 % sur la matire

organique disponible au traitement est

principalement d une proportion de graisses

encore leve lentre du racteur qui aurait

ncessit des temps de sjours plus levs pour

traiter cette fraction lipidique.

Paramtres de fonctionnement durant nos mesures :

Le temps de sjour a vari de moins de 5 6

jours.

La Charge volumique en DCO a vari de 4,1

6,1.

Aucun facteur limitant n'a t dtect :

nutriments (N-NH4+ et P-PO4

3-) suffisants, pH,

temprature, oxygne dissous et Eh correctes.

Sur la base des paramtres de dimensionnement

tudis (Charge volumique de lordre de 5 6 kg

de DCO/m3 de racteur.J-1 et dune concentration

de matires de vidange traiter de 30 g/l do un

temps de sjour de 6 jours), le produit obtenu en

sortie de racteur est un produit qui peut tre r

inject soit dans une filire de traitement des

eaux uses sans causer de prjudices importants

sur le fonctionnement de linstallation (absence de

septicit, degr daration satisfaisant) ou soit

directement dans la filire boue.

Dans le cas o un traitement pouss par ce

procd est demand, le temps de sjour devra

tre augment, et plus particulirement lorsque

les matires de vidange traiter sont riches en

graisses (lipides) ou dans le cas o la nitrification

est recherche dans le racteur Carbofil, afin

dviter un lessivage de la biomasse autotrophe

par des ges de boue insuffisants.

En conclusion, ce type de racteur est bien

adapt pour les produits concentrs tels que les

matires de vidange et les dchets graisseux. Le

mlange de ces 2 produits est souhaitable compte

tenu de leur composition diffrente mais

complmentaire (dchets graisseux carencs en

nutriments, matires de vidange quilibres voire

excdentaires). Sur station dpuration, si le

dpotage de matires de vidange et de graisses

sont envisags et avec des flux levs, le

traitement combin plus ou moins pouss en

fonction du temps de sjour dans le racteur

(entre 6 jours : pour les matires de vidange et

12 jours pour les graisses) doit tre envisag. Il

peut aussi tre une premire tape de traitement

lamont dun traitement biologique effectu dans

la file eau.



48

3.3. TRAITEMENT COMBINE DES MATIERES DE VIDANGE AVEC LES GRAISSES

Aprs prtraitements et stockage dans une

bche tampon commune aux matires de vidange

et aux graisses, le produit mixte de concentration

variable fonction de la proportion de matires de

vidange par rapport aux graisses, peut tre admis

directement dans le racteur ddi au traitement.

Ce traitement mixte offre trois avantages :

complmenter en azote le produit

graisseux dont la carence en nutriments est

importante et qui peut tre partiellement ou

totalement compense par lapport de matires de

vidange selon les proportions mises en jeu,

Lautre intrt est la rduction de

consommation de ractifs neutralisants (soude ou

chaux) utiliss dans certains cas pour le

traitement des graisses : le pH des matires de

vidange tant proche de 7, leur traitement

conjoint avec les graisses permet de tamponner le

milieu.

Leur mlange dans la bche tampon

augmente lactivit enzymatique do une

hydrolyse plus rapide du produit.

Le temps de sjour dans le racteur pour le

traitement du mlange (graisses et matires de

vidange) devra tre au minimum de 12 jours pour

traiter le produit qui ncessite un temps de

traitement le plus lev (12 jours pour les

graisses).

Ces racteurs fonctionnent par voie biologique

arobie des conditions de charge massique

quivalentes et ncessitent des temps de sjour

suffisants pour liminer totalement la matire

organique biodgradable.

Le tableau suivant prsente les paramtres de

fonctionnement dun racteur mixte :

Tableau 10 : Paramtres cls de dimensionnement dun racteur arobie de traitement des MV et des graisses

Compte tenu de la concentration maintenir dans

le racteur pour respecter les paramtres de

dimensionnement, on soriente sur des racteurs

capables de fonctionner ces gammes de

concentrations.

Le fonctionnement des concentrations de MES

plus faibles dans le racteur ncessite de diluer

artificiellement le produit traiter.

Pour les racteurs fonctionnant dans des gammes

de concentrations plus faibles, la concentration du

produit inject va varier de 15 g/l 30 g/l

fonction de la concentration recherche dans le

racteur.

Paramtres cls de dimensionnement

Charge massique 0,25 kg de DCO /kg de MES. Jour


Concentration en DCO

du produit inject (sans

dilution pralable)

30 g/l

(MV brutes,

sans dilution)

Concentration variable de 30 g 150

g/l DCO/l, fonction de la proportion

de MV par rapport aux graisses.

150 g/l

(graisses brutes,

sans dilution)

Charge volumique :

Kg de DCO/m3 de

racteur .jour

2,5 Kg de 2,5 12,5 Kg 12,5 Kg

Do une concentration

en MES dans le racteur 10 g/l De 10 50 g/l 50 g/l



49

Tableau 11 : Paramtres cls de dimensionnement dun racteur arobie de traitement des matires de vidanges et des graisses avec des gammes de concentrations plus faibles

Le traitement des matires de vidange

conjointement aux graisses est encore peu

pratiqu en France mais leur mlange pour un

traitement spcifique savre intressant sur

plusieurs aspects : activit enzymatique

augmente, quilibre nutritionnel amlior,

produit traiter mieux tamponn.

3.4. ADMISSION DES MATIERES DE VIDANGE EN DIGESTEUR (FILIERE BOUES).

Les prcautions de prtraitement prendre

sont les mmes que pour lintroduction dans la

filire biologique eau ou son traitement

spcifique pour viter : les produits grossiers, des

cailloux et sables ainsi que des flottants ou

filasses qui viendraient perturber les systmes de

pompage et dagitation du digesteur.

Il est possible dutiliser les prtraitements

existants et dinjecter les matires de vidange

prtraites directement dans les boues paissies

lentre de la digestion.

Le mlange devra tre aussi homogne que

possible et continu dans le temps avec les boues

paissies. Il sera alors envoy dans le digesteur.

Si on ne peut pas effectuer ce mlange

directement dans lpaississeur, on alternera

l'alimentation du digesteur entre les boues et les

matires de vidange, en vitant d'injecter toutes

les matires de vidange en une seule fois dans le

digesteur (rpartition cohrente dans le temps,

lidentique de ce qui est fait pour la file eau).

Si le prtraitement est peu efficace, la quantit de

matires de vidange introduite sera la plus faible

possible par rapport aux boues en regard du

risque d'entranement de micro-sable ou des

filasses.

La quantit maximale de matires de vidange

admissible dpendra de plusieurs facteurs, et on

prendra notamment soin de ne pas dpasser une

teneur en N-NH4+ susceptible dentraner une

inhibition de la digestion N-NH4 < 3 g/l.

Paramtres cls de dimensionnement

Charge massique 0,25 kg de DCO /kg de MES. jour


Concentration en MES dans le

racteur retenue : 5 g MES/l 10 g MES/l

Charge volumique :

Kg de DCO/m3 de racteur.jour 1,25 2,5

Concentration en DCO du produit

injecter

g de DCO/l

15 g DCO/l 30 g DCO/l

Do

Dilution dun facteur

10 pour le traitement de

graisses pures.

2 pour les MV classiques.

5 pour le traitement de graisses

pures.

Pas de dilution pour les MV

classiques.

Documents

FNDAE_37_Chapitre_6