Ploemeur, le 31 Aout 2012 - cnipt.fr · DEFINITION DES BASES DE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE TRAITEMENT DES EAUX II.1 Rappel sur l’activité du …

E/CLI/IRH/E/01_AK révision 1

RAPPORT FINAL

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CNIPT

Etablissement d’un guide méthodologique pour le

traitement d’effluents aqueux des centres de conditionnement de la

pomme de terre

Site d’Arras ZAL RD 950 62490 FRESNES LES MONTAUBAN Tél : 03 21 50 76 00 Fax : 03 21 50 76 09

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IRH Ingénieur Conseil 4/39

SOMMAIRE

I. OBJECTIF DE L’ETUDE ............................................................................................................ 5

I.1 Contexte ................................................................................................................................ 5

I.2 Objectifs ................................................................................................................................. 5

II. Définition des bases de dimensionnement des ouvrages de traitement des eaux .............. 6

II.1 Rappel sur l’activité du conditionnement des pommes de terre .............................................. 6

II.1.1 Production et Fonctionnement ...................................................................................... 6

II.1.2 Typologie des sites ...................................................................................................... 6

II.2 Les rejets aqueux ................................................................................................................... 8

II.2.1 Caractéristiques des rejets ........................................................................................... 8

II.2.2 Contexte règlementaire .............................................................................................. 19

III. Descriptif des filières de traitement envisageables .............................................................. 23

III.1.1 Présentation des filières étudiées ............................................................................... 23

III.1.2 Descriptif technique .................................................................................................... 23

IV. Comparatif technico-économique des solutions .................................................................. 33

IV.1 Objectifs de traitement ......................................................................................................... 33

IV.2 Filières envisageables .......................................................................................................... 33

IV.3 Approche technico-économique des filières envisageables.................................................. 35

IV.4 Synthèse de l’étude.............................................................................................................. 39

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I. OBJECTIF DE L’ETUDE

I.1 Contexte

Le Comité National Interprofessionnel de la Pomme de Terre (CNIPT) a été créé par tous les principaux acteurs de la filière de la pomme de terre. Son principal objectif est de valoriser la pomme de terre de consommation française sur le marché du frais. En 2000, les CNIPT en partenariat avec son institut technique Arvalis avait fait réaliser différentes études portant sur le traitement des eaux de lavage des centres de conditionnement de pommes de terre. L’interprofession souhaite aujourd’hui réactualiser les données. Le CNIPT a dans un premier temps demandé la réalisation d’un diagnostic des rejets de 5 centres de conditionnement de pommes de terre situés en Picardie et dans le Nord-Pas-de-Calais. Ces 5 centres ont été choisis sur la base des 37 questionnaires relatifs à l’activité et aux rejets aqueux reçus par le CNIPT en 2011. Deux campagnes de mesures (en octobre 2011 et mars 2012) ont été réalisées par IRH Ingénieur Conseil sur chacun des centres sélectionnés dont les résultats ont été présentés dans le rapport n°DSC11057EA du 16 novembre 2012.

I.2 Objectifs

Le présent rapport rend compte de la seconde étape de l’étude, qui a pour objectif d’établir un guide méthodologique d’aide à la décision pour définir le type de traitement des effluents préconisé selon la typologie du centre de conditionnement. Il est établi à destination de l’ensemble des centres de conditionnement de la pomme de terre.

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II. DEFINITION DES BASES DE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE

TRAITEMENT DES EAUX

II.1 Rappel sur l’activité du conditionnement des pommes de terre

II.1.1 Production et Fonctionnement

Les activités sont résumées ci-dessous. Dans 75%1 des cas, les pommes de terre sont réceptionnées en « sortie de champ ». Puis, pour 90% des 37 entreprises enquêtées un déterrage systématique est effectué avant le lavage/conditionnement. Les pommes de terre sont ensuite triées : une partie est stockée en chambre froide tandis que l’autre est acheminée vers le lavage. 32% des entreprises interrogées effectuent un prélavage systématique en continu des pommes de terre. Les pommes de terre peuvent ensuite être rincées à l’eau propre avant leur conditionnement.

Collecte

Déterrage

Tri / Acheminement

Lavage

Conditionnement

Stockage

Lavage

Conditionnement

II.1.2 Typologie des sites

Cette typologie des sites est basée sur la synthèse des questionnaires envoyés à 37 entreprises en 2011, dont les résultats ont été étudiés par Arvalis et des étudiants d’AgroParisTech dans le document intitulé « Enquête – Traitement des eaux de lavage dans les centres de conditionnement de pommes de terre » (décembre 2011).

Les caractéristiques principales des sites sont les suivantes :

Taille : l’activité de lavage varie de 150 à 46 400 t/an, avec 57% des entreprises lavant moins de 10 000 t/an

1 Données basées sur la synthèse des questionnaires envoyés à 37 entreprises en 2011, dont les résultats ont été étudiés par

Arvalis et des étudiants d’AgroParisTech dans le document intitulé « Enquête – Traitement des eaux de lavage dans les centres de conditionnement de pommes de terre » (décembre 2011)

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1

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<1 2-3

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No

mb

re d

'en

tre

pri

ses

Tonnage lavé (en milliers de tonne) /an

Répartition des entreprises enquêtées selon l'importance du tonnage lavé (2010)

Type de laveuse : il existe 2 types

o Laveuse à rampe de pulvérisation + rinçage à l’eau propre (utilisation de l’eau en continu) : 63% des centres

o Laveuse à tambour + rinçage à l’eau propre: 30% des centres ; ce type de lavage est moins consommateur d’eau, puisqu’il n’est associé qu’à une vidange ponctuelle (en général journalière/bi-journalière) d’un volume de 3,7 m3 en moyenne.

Recyclage : la plupart des centres recyclent les eaux de lavage, avec des taux de recyclage très variables.

Nature des sols : ceci a un impact sur la taille des particules, et donc sur les performances des traitements par décantation statique.

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L’exutoire des eaux usées : le cas de figure le plus fréquent est le rejet au milieu naturel via un fossé. On peut également trouver assez fréquemment un raccordement au réseau d’assainissement. Plus rarement, le rejet se fait par infiltration dans le sol ou par lagunage.

II.2 Les rejets aqueux

II.2.1 Caractéristiques des rejets

Les données recueillies lors des 2 campagnes de mesures (en octobre 2011 et mars 2012) sur 5 centres de conditionnement ont été regroupées sur des fiches récapitulatives, présentées ci-dessous. Elles résument :

l’activité du site,

le mode de lavage des pommes de terre,

la gestion des eaux appliquée sur le site,

la réglementation suivie par le site,

une description succincte du traitement des eaux,

les données obtenues sur les boues générées,

les contraintes du site

et les résultats obtenus lors des campagnes de mesures :

o calcul des débits spécifiques,

o analyses des rejets,

o résultats des essais Jar Test

o et les conclusions de l’étude.

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Les valeurs moyennes, minimales et maximales des teneurs en polluants dans les rejets aqueux en sortie d’atelier des centres de conditionnement de pommes de terre ont été calculées à partir des mesures effectuées sur les 5 centres de conditionnement étudiés. Elles sont regroupées dans le tableau ci-dessous.

Paramètres Moyenne Minimum Maximum

Débit (m3/j) 170 43 335

DCO (mg/l) 1 300 186 4 300

DBO5 (mg/l) 320 34 960

MES (mg/l) 6 700 310 27 000

NGL (mg/l) 60 6 191

Phosphore Total (mg/l) 15 1 41

II.2.2 Contexte règlementaire

II.2.2.1 Réglementation applicables aux ICPE

L’activité des centres de conditionnement est concernée au titre des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement par la rubrique suivante :

- Rubrique 2260: « broyage, concassage, criblage, déchiquetage, ensachage, pulvérisation, trituration, nettoyage, tamisage, blutage, mélange, épluchage et décortication des substances végétales et de tous produits organiques naturels, à l'exclusion des activités visées par les rubriques n° 2220, 2221, 2225 et 2226, mais y compris la fabrication d'aliments pour le bétail »

1. Traitement et transformation destinés à la fabrication de produits alimentaires d’une capacité > 300 t/j: Autorisation

2. Autres installations: a) La puissance installée de l’ensemble des machines fixes étant > 500 kW: Autorisation b) La puissance installée de l’ensemble des machines fixes étant > 100 kW mais < 500

kW : Déclaration La capacité de 300 t/j correspond à 66 000t/an ; tous les centres ayant répondu aux questionnaires sont inférieurs au seuil de l’autorisation (capacité du centre le plus important : 60821 tonnes travaillées / an). Il n’est cependant pas exclu que la capacité de production en pointe soit supérieure à 300 t/j pour les centres les plus importants. Sur les 5 centres visités par IRH, un centre était soumis à déclaration au titre des ICPE. En matière de rejet, les centres soumis à autorisation doivent respecter à minima les prescriptions de l’arrêté du 2 février 1998, à savoir :

MES DCO DBO5 NGL PT

ICPE rejet vers step

600 mg/l 2000 mg/l 800 mg/l 150 mg/l 50 mg/l

ICPE rejet milieu naturel

100 mg/l si flux<15kg/j

35 mg/l au-delà


125 mg/l au-delà


30 mg/l au-delà

30 mg/l

Flux>50 kg/j

10 mg/l

Flux>15 kg/j

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Pour l’azote et le phosphore, les normes de rejet dépendent de la présence ou non en zone vulnérable, et du flux rejeté. Elles peuvent être plus contraignantes pour des flux rejetés importants. Les centres soumis à déclaration doivent respecter les prescriptions de l’arrêté du 23/05/06 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations soumises à déclaration sous la rubrique n°2260 (extrait ci-dessous). Il s’agit des mêmes valeurs que celles de l’arrêté du 02/02/1998. « Sans préjudice de l'autorisation de déversement dans le réseau public (art. L. 1331-10 du code de la santé publique), les rejets d'eaux résiduaires doivent faire l'objet en tant que de besoin d'un traitement permettant de respecter les valeurs limites suivantes, contrôlées, sauf stipulation contraire de la norme, sur effluent brut non décanté et non filtré, sans dilution préalable ou mélange avec d'autres effluents :

1. Dans tous les cas, avant rejet au milieu naturel ou dans un réseau d'assainissement collectif : o pH (NF T 90-008) compris entre 5,5 et 8,8 (9,5 en cas de neutralisation alcaline) ; o température < 30 °C ;

2. Dans le cas de rejet dans un réseau d'assainissement collectif muni d'une station d'épuration, lorsque le flux maximal apporté par l'effluent est susceptible de dépasser 15 kg/j de MEST ou 15 kg/j de DBO5 ou 45 kg/j de DCO : o matières en suspension (NFT 90 105) : 600 mg/l ; o DCO (NF T 90-101) 2 000 mg/l ; o DBO5 (NF T 90-103) 800 mg/l.

Ces valeurs limites ne sont pas applicables lorsque l'autorisation de déversement dans le réseau public prévoit des valeurs limites différentes.

3. Dans le cas de rejet dans le milieu naturel (ou dans un réseau d'assainissement collectif dépourvu de station d'épuration) : o matières en suspension (NF T 90-105) : la concentration de doit pas dépasser 100 mg/l si le flux

n'excède pas 15 kg/j, 35 mg/l au-delà ; o DCO (NF T 90-101) : la concentration ne doit pas dépasser 300 mg/l si le flux n'excède pas 100

kg/j, 125 mg/l au-delà. o DBO5 (NF T 90-103) : la concentration ne doit pas dépasser 100 mg/l si le flux n'excède pas 30

kg/j, 30 mg/l au-delà. Dans tous les cas, les rejets doivent être compatibles avec la qualité ou les objectifs de qualité des cours d'eau. Ces valeurs limites doivent être respectées en moyenne quotidienne. Aucune valeur instantanée ne doit dépasser le double des valeurs limites de concentration. »

Concernant les ICPE soumises à déclaration ou autorisation, les forages doivent être équipés d’un compteur.

II.2.2.2 Loi sur l’Eau et les milieux aquatiques du 30 décembre 2006 L’activité des centres de conditionnement est concernée au titre de la Loi sur l’Eau par la rubrique suivante :

- Rubrique 2230: « Rejet dans les eaux de surface, à l’exclusion des rejets visés aux rubriques 4130, 2110, 2120 et 2150 » 1. Le flux total de pollution brute étant :

a) Supérieur ou égal au niveau de référence R2 pour l’un au moins des paramètres qui y figurent (A)

b) Compris entre les niveaux de référence R1 et R2 pour l’un au moins des paramètres qui y figurent (D)

Les niveaux de référence R1 et R2 sont définis par l’Arrêté du 9 août 2006 comme suit :

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NIVEAU R 1 NIVEAU R 2

MES (kg/j) 9 90

DBO5 (kg/j) (*) 6 60

DCO (kg/j) (*) 12 120

Matières inhibitrices (équitox/j) 25 100

Azote total (kg/j) 1,2 12

Phosphore total (kg/j) 0,3 3

Composés organohalogénés absorbables sur charbon actif (AOX) (g/j)

7,5 25

Métaux et métalloïdes (Metox) (g/j) 30 125

Hydrocarbures (kg/j) 0,1 0,5

(*) Dans le cas de rejets salés présentant une teneur en chlorures supérieure à 2 000 mg/l, les paramètres DBO5 et DCO et leurs seuils sont remplacés par le paramètre COT avec les seuils suivants : Concernant a : COT : 80 kg/j (A) ; Concernant b : COT : 8 à 80 kg/j (D).

En moyenne, sur les rejets après traitement, les sites étudiés se situent entre le niveau R1 et R2 pour les MES (75 kg/j) et la DCO (27 kg/j), inférieurs au niveau R1 pour la DBO5 (4 kg/j) et le phosphore (0,2 kg/j), au niveau R1 pour l’azote global (1,2 kg/j). Dans le cas d’un rejet par infiltration, les centres sont soumis à autorisation, selon la rubrique suivante de la Loi sur l’Eau :

- Rubrique 2310 : « Rejets d’effluents sur le sol ou dans le sous-sol, à l’exclusion des rejets visés à la rubrique 2150, des rejets des ouvrages visés aux rubriques 2110, 2120, des épandages visés aux rubriques 2130 et 2140 ainsi que des réinjections visées à la rubrique 5110 (A) »

II.2.2.3 Réglementation applicables à tous les centres

Dans le cas d’un rejet vers le réseau d’assainissement, une convention de déversement doit être établie avec la collectivité et l’exploitant du réseau. Cette convention définit les volumes et concentrations limites à respecter, ainsi que l’ensemble des règles liant les parties. Pour un rejet vers le milieu naturel, en l’absence de réglementation spécifique, nous considérerons les normes imposées pour les ICPE.

II.2.2.4 Gestion des boues issues du traitement des eaux de lavage

La gestion des boues des centres de conditionnement doit respecter les prescriptions de l’arrêté du 08/01/98 fixant les prescriptions techniques relatives à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées sur les sols agricoles. En particulier, les boues doivent respecter les seuils en éléments traces et en composés-traces organiques de l’Annexe I de l’arrêté :

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Teneurs limites en éléments-traces dans les boues (Tableau 1a de l’Arrêté)

Éléments-traces Valeur limite dans les

boues (mg/kg MS) Flux maximum cumulé, apporté par les boues en 10 ans (g/m²)

Cadmium 20 (1) 0,03 (2)

Chrome 1 000 1,5

Cuivre 1 000 1,5

Mercure 10 0,015

Nickel 200 0,3

Plomb 800 1,5

Zinc 3 000 4,5

Chrome + cuivre + nickel + zinc 4 000 6

(1) 15 mg/kg MS à compter du 1er janvier 2001 et 10 mg/kg MS à compter du 1er janvier 2004

(2) 0,015 g/m2 à compter du 1er janvier 2001.

Teneurs limites en composés-traces organiques dans les boues (Tableau 1b de

l’Arrêté)

Composés-traces

Valeur limite dans les boues (mg/kg MS)

Flux maximum cumulé, apporté par les boues en 10 ans

(mg/m²)

Cas général Epandage sur pâturages

Cas général Epandage sur pâturages

Total des 7 principaux PCB (3)

0,8 0,8 1,2 1,2

Fluoranthène 5 4 7,5 6

Benzo(b)fluoranthène 2,5 2,5 4 4

Benzo(a)pyrène 2 1,5 3 2

(3) PCB 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180.

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III. DESCRIPTIF DES FILIERES DE TRAITEMENT ENVISAGEABLES

III.1.1 Présentation des filières étudiées

Les résultats obtenus sur les prélèvements lors des campagnes de mesures sur les 5 centres ont montré une importante pollution particulaire (fortes teneurs en MES) et organique (teneurs élevées en DCO). L’effluent est assez peu biodégradable en général.

Les technologies permettant de traiter ce type de rejet sont :

Abattement des MES et de la DCO particulaire :

- Décantation statique

- Hydrocyclone

- Traitement physico-chimique

Traitement de finition des MES et de la DCO :

- Filtre planté de roseaux

- Filtre à sable

Déshydratation des boues :

- Filtre à bandes

- Centrifugation

- Filtre presse

- Filtre planté de roseaux (déshydratation et épaississement)

III.1.2 Descriptif technique

III.1.2.1 Abattement des MES et de la DCO :

Décantation

La décantation est la méthode la plus fréquente de séparation des MES. C’est une technique de séparation liquide-solide basées sur le phénomène de sédimentation, qui consiste à séparer d’un liquide les particules en suspension en utilisant les forces gravitaires. On distingue deux types de décantation : statique et lamellaire. La décantation statique, plus conventionnelle, pour laquelle les particules sont considérées indépendantes et tombant à leur propre vitesse. L'écoulement doit être laminaire afin que les particules atteignent le fond du décanteur pour être évacuées. La décantation statique est employée dès que les volumes horaires concernés sont importants (des centaines ou des milliers de m3/h) avec des particules solides en faible concentration, possédant une vitesse de sédimentation élevée. Dans la décantation lamellaire, la surface disponible à la décantation est augmentée de manière très importante en superposant sur la hauteur de l’ouvrage un grand nombre de cellules de séparation eau/boue (lamelles).

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Bassin de décantation Décanteur cylindro conique avec extraction des boues

Décanteur lamellaire à flux contre-courant

La surface d’un décanteur dépend de deux critères : la charge hydraulique superficielle et le flux massique. Les performances attendues de la décantation statique sont les suivantes :

Paramètres Rendement d’élimination de la

décantation (sans physico-chimie) (%)

MES 40-60

DBO5 25-30

DCO 25-30

NTK < 10%

NGL < 10 %

P total < 10 %

La décantation statique présente de nombreux avantages : - simple de conception ; - facile d’exploitation, entretien et maintenance limités ; - faible coût d’exploitation.

Cependant, cette technique nécessite des surfaces importantes pour obtenir de bons résultats. Enfin, l’entretien et le nettoyage ponctuel (curage des boues au minimum deux fois par an) du système sont nécessaires pour un bon fonctionnement. La décantation lamellaire permet un gain de place important par rapport à une décantation statique. Cependant, les modules lamellaires nécessitent un nettoyage régulier pour éviter leur colmatage, et l’évacuation des boues produites est plus compliquée. La décantation statique est appliquée dans le domaine des eaux résiduaires en décantation primaire (ex : eaux de lavage de betteraves,…) pour des débits inférieurs à 500 m3/h ou en décantation secondaire (clarificateurs). L’application de la décantation lamellaire est souvent recherchée lorsque la pression foncière est importante, sur des sites où le traitement des odeurs est considéré comme indispensable ou lorsque les contraintes climatiques nécessitent la couverture des ouvrages.

Hydrocyclonage

Ces appareils assurent la séparation de particules par classification hydraulique centrifuge. Ils sont constitués d’une enceinte cylindroconique dans laquelle l’alimentation tangentielle met l’eau en rotation avant sa sortie par une tubulure axiale de surverse. Les boues concentrées sont évacuées par la pointe (sous verse). L’accélération centrifuge atteinte dans les plus petits appareils peut dépasser 600g et la pression d’alimentation varie de 0,5 à 2 bars. Il existe deux types d’hydrocyclones : monotubulaires (pour les solutions peu

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concentrées en MES) et multitubulaires (pour traiter des débits plus élevés et pour dessabler des eaux peu chargées.

Ce procédé est efficace pour séparer des particules dont la taille est supérieure à 150µm de diamètre. La construction est caractérisée par le diamètre de l’enceinte, le rapport longueur/diamètre, les diamètres des orifices d’entrée et de sortie et l’angle du bec de sous-verse. L’avantage prépondérant de ce procédé est sa compacité : les diamètres des hydrocyclones monotubulaires varient de 150 à 800 mm pour traiter des débits de 20 à 250 m3/h, les diamètres des hydrocyclones multitubulaires peuvent mesurer quelques centimètres seulement. De plus, ce traitement ne consomme pas d’énergie et il est simple de conception. Il a plusieurs applications industrielles qui vont du dessablage au criblage.

Traitement physico-chimique

Le traitement par coagulation-floculation est un procédé chimique permettant d’éliminer de l’effluent les matières en suspension et les colloïdes en les agglomérant entre eux. Il se compose de trois étapes principales : la coagulation, la floculation et la décantation. La coagulation contribue à l’élimination des matières en suspension (MES) et des colloïdes en facilitant leur agglomération par l’ajout d’un coagulant (Chlorure Ferrique ou Sulfate d’Aluminium). Le précipité ainsi formé se caractérise par la formation de flocs fins, plus ou moins dispersés dans le milieu réactionnel. L’ajout d’un floculant organique (polymère de synthèse) permet l’agglomération des flocs, augmentant ainsi leur taille et leur vitesse de sédimentation, c’est la floculation. La séparation des divers flocs formés permet d’obtenir une eau traitée débarrassée de la majeure partie des métaux et colloïdes présents au départ. Cette séparation est réalisée par décantation dans un ouvrage spécifique, avec extraction des boues déposées au fond de l’ouvrage (cf. paragraphe Décantation).

Etapes de coagulation et floculation Principe du traitement physico-chimique

Le traitement physico-chimique permet d’atteindre des abattements en MES très importants (>99%). Cependant, ce procédé nécessite l’utilisation de réactifs en quantités plus ou moins importantes en fonction des caractéristiques de l’effluent brut et des objectifs de qualité

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demandés et nécessite la maîtrise du pH réactionnel. De plus, il est à l’origine de production de boues (précipité) en quantité et en qualité variables en fonction des caractéristiques de l’eau brute, des quantités de réactifs introduits et des éléments éliminés dans l’effluents. Les performances attendues du traitement physico-chimique sont les suivantes :

Paramètres Rendement d’élimination de la

décantation avec physico-chimie (%)

MES 70-90

DBO5 50-60

DCO 50-60

NTK < 10%

NGL < 10 %

P total 90-95

Il y a de nombreuses applications où le procédé de coagulation – floculation est utilisé. Parmi eux, on peut noter le prétraitement d’eaux usées qui contiennent beaucoup de graisses ou de MES (souvent suivi d’un traitement biologique), par exemple : le nettoyage de citernes, le traitement des déchets, l’industrie agro-alimentaire,… III.1.2.2 Traitements de finition :

Filtres Plantés de roseaux (FPR)

L'épuration par filtres plantés de roseaux est un des dispositifs extensifs de traitement biologique des eaux usées par macrophyte. Il existe des dispositifs à écoulement vertical, avec une alimentation intermittente, et des dispositifs à écoulement horizontaux avec alimentation en continu, en quasi saturation du support granulaire. Selon les cas, les plantes peuvent être du typha latifolia, typha angustifolia, scirpus lacustris, spharnagium erectum, phalaris arundinacea, glyceria maxima, et de phragmites australis plus communément appelés « roseau ». Ces macrophytes sont plantés sur des filtres à graviers fins, à travers lesquels diffusent les eaux usées entrées dans le système. Par leur croissance et leur développement racinaire, ils assurent un faible colmatage et une grande perméabilité des filtres. Les matières particulaires produites par le processus s'accumulent en surface sans colmater les filtres et s'oxydent pour se transformer petit à petit en matière minérale.

Filtre planté de roseaux horizontal Filtre planté de roseaux vertical

Le débit d’alimentation, le choix des plantes, le choix du support granulaire, les dimensions des couches filtrantes et drainantes, le nombre d’étages et de cellules, la surface des filtres etc… sont des paramètres importants du dimensionnement de ces installations Les avantages sont nombreux. Parmi ceux-ci, on peut citer : de bonnes performances épuratoires, pas de production de boues, entretien facile, faible coût d’exploitation. Ces installations présentent également quelques inconvénients : une surface relativement importante, un entretien régulier, l’influence du climat (pluviométrie, gel…), …

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Ce procédé est essentiellement utilisé pour traiter les eaux urbaines. Cependant, il s’applique progressivement au traitement des eaux industrielles (par exemple : exploitation viticole).

Filtre à sable

L’étape de filtration permet de séparer la phase liquide et la phase solide. Elle fixe les matières en suspension les plus fines (jusqu’à 10 µm de diamètre). Comparé à la décantation, le seuil de coupure est donc plus fin. L’eau passe au travers d'un milieu filtrant poreux, sous l'action de la gravité ou d'une force de pression fournissant à la suspension l'énergie nécessaire qui lui permet de traverser le milieu poreux. Il existe différents types de médias filtrants dont : le sable fin (qui présente un excellent rapport qualité prix), l’anthracite (utile pour filtrer les plus grosses particules) ou le charbon actif (qui couple l’adsorption à la sédimentation pour mieux capter les matières en suspension). Il existe deux types filtres selon la vitesse de filtration. Les filtres à sable lents, à la charge hydraulique superficielle ont des vitesses moyennes de flux comprises entre 0,10 et 0,30 m/h. Ils ont l’avantage de ne pas nécessiter un contrôle strict, mais en revanche réclament une importante surface au sol. Les coûts peuvent être assez importants et il y a parfois un risque de développement d’algues à l’intérieur du milieu filtrant. Les filtres rapides, à flux gravitationnel ou à pression ont des vitesses moyennes de flux comprises entre 2,5 et 20 m/h. Ces filtres ont l’avantage de ne pas favoriser l’apparition d’algues ou de zones de pression négatives dans le bas du média filtrant, mais ils nécessitent des retro-lavages pour éviter le colmatage du filtre. Un filtre à sable gravitaire dont le fonctionnement est assuré par la pression hydrostatique de l’eau permet de limiter la consommation d’énergie.

Filtre à sable vertical non drainé Filtre à sable rapide Filtre à sable rapide

Les données importantes pour le dimensionnement sont la surface au sol (dépendante du milieu filtrant et de la vitesse moyenne de filtration) et encrassement (baisse de porosité).

III.1.2.3 Déshydratation des boues : La déshydratation nécessite presque toujours l’apport de polymère ou d’autres réactifs (sels de fer et chaux) pour améliorer le rendement de capture et la siccité (pourcentage de matière sèche contenue dans une boue). Elle est nécessaire lorsque les volumes de boues produits sont élevés, et lorsque la filière d’élimination des boues présente des coûts élevés, puisque les volumes peuvent être divisés par 2 à 4.

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Filtre à Bandes

Le processus de filtration s’effectue par pressage entre deux toiles filtrantes. Quatre étapes sont nécessaires : la floculation des boues, l’égouttage gravitaire, le pré-pressage et le pressage. Il existe trois grands types de filtre à bandes:

- le filtre à bandes verticales qui est un dérivé du filtre presse constitué de 2 bandes filtrantes verticales. Ces filtres sont en particulier utilisés sur les boues provenant de stations de traitement des eaux résiduaires, les dépôts obtenus étant généralement assez secs pour être pelletables.

- Le filtre à bande sans fin. Une bande sans fin horizontale en caoutchouc synthétique tourne sur deux tambours dont l'un est moteur. La bande de caoutchouc est perforée à intervalles réguliers d'orifices allongés qui passent au fur et à mesure du déroulement devant des chambres sous dépression. Elle est revêtue d'une toile de filtration adaptée au mélange liquide-solide à séparer. On retrouve les zones de filtration, lavage et séchage. Le gâteau est parfois détaché à l’aide d’un racloir.

- Le filtre à bandes presseuses comporte deux bandes revêtues de toiles de filtration. Elles forment un coin et compriment progressivement les boues. Ce système s’enroule alors successivement autour d’un tambour perforé, puis de rouleaux disposés en quinconce. En général, les boues ont préalablement été égouttées. Le gâteau formé est parfois détaché à l’aide d’un racloir.

Filtre à bandes verticales Filtre à bandes presseuses Filtre à bande sans fin

L’efficacité de la déshydratation dépend de la pression effective appliquée sur les boues comprimées entre les deux toiles filtrantes, le temps de pressage qui dépend de la surface active de pressée aux enroulements et de la vitesse de déroulement. La vitesse d’avancement de la toile est comprise entre 1 à 6 m/min. La surface filtrante peut mesurer de 0,1 à 10 m². Ces filtres présentent plusieurs avantages : une grande facilité d’exploitation et un bon contrôle visuel de la boue au cours de la déshydratation, un coût d’exploitation et d’investissement modérés, une simplicité de conception et la production de boues pelletables. De plus, ce procédé et est peu énergivore par rapport aux autres procédés de déshydratation (10-25 kWh/tMES). Un dispositif de lavage des toiles en continu permet d’alléger l’exploitation. Cependant, les gâteaux produits sont les plus humides, les niveaux de siccité obtenus sont plus faibles qu’avec les autres techniques. Les filtres à bandes classiques peuvent s’adapter à quasiment tous types de boues. Ils sont souvent employés dans les petites et moyennes unités, notamment lorsque la boue est valorisée en agriculture car les exigences de siccité sont moindres.

Centrifugation

La centrifugation est une opération de séparation mécanique, par action de la force centrifuge, de deux à trois phases entraînées dans un mouvement de rotation. On peut séparer deux phases liquides, une phase solide en suspension dans une phase liquide,

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voire deux phases liquides contenant une phase solide. Une décanteuse centrifuge utilise la force centrifuge pour accélérer la sédimentation des particules solides de la boue à séparer de l’eau. La séparation des phases est due à la différence de densité des constituants. Sous l’action de la force centrifuge, les particules lourdes décantent et se déposent contre la paroi intérieure du bol. Elles sont raclées par la vis convoyeuse et acheminées en continu vers un cône où elles sont compactées puis évacuées par des buses. Il existe plusieurs types de décanteuses centrifuges : les décanteuses conventionnelles et celles dites « haute performance », qui permettent d’atteindre des niveaux de siccité plus importante.

Décanteuse centrifuge

Les paramètres importants sont : la vitesse du bol (2000-3000g), le temps de séjour de la boue dans le rotor, la technologie utilisée pour la vis. Les bonnes performances de la centrifugeuse dépendent de l’ajustement des réglages de la machine, du dosage et du type de polymères, de la quantité de boue injectée, etc… La déshydratation sur décanteuse centrifuge est notamment utilisée lorsque l’espace disponible ne permet pas de mettre en place un procédé plus extensif. Elle permet d’obtenir une siccité de boues déshydratées 5 à 10 fois plus élevée que les boues non traitées. De plus, elle est facilement automatisable et ne nécessite qu’une maintenance réduite. Celle-ci doit cependant être effectuée par un personnel qualifié. La consommation d’énergie électrique est importante et l’utilisation de polymère élevée. C’est une technique assez coûteuse. La décantation centrifuge est utilisée pour traiter des boues d'hydroxydes, organiques ou huileuses, de charbon, de traitement biologique, de traitement de surface, de traitements de corps gras végétaux...

Filtre Presse

Le filtre presse est un appareil de séparation solide-liquide travaillant selon le principe de filtration sous forte pression. C’est l’appareil le plus utilisé dans le traitement des boues avec la centrifugeuse. Il existe deux types de filtres presse :

les filtres presse à plateaux conventionnels : la boue conditionnée est déshydratée par compression entre deux plateaux dotés de toiles filtrantes

les filtres presse à plateaux-membranes : la phase de pressage est complétée par une pressurisation à l’aide de membranes. Ils ont de meilleures performances en termes de siccité, mais leur coût est très élevé et leur consommation énergétique de 25 à 30% plus importante que les filtres conventionnels.

La boue à filtrer est injectée sous pression dans les chambres de filtration où elle s’accumule progressivement jusqu’à former un gâteau compacté tandis que le filtrat est évacué. Une opération mécanique de débâtissage et de lavage est ensuite nécessaire pour évacuer le gâteau formé dans chaque chambre de filtration.

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Plusieurs paramètres sont à vérifier pour connaître l’aptitude d’une boue à la filtration sous pression : la résistance opposée par le gâteau déposé à la filtration, le facteur de compressibilité de la boue, et la siccité limite. L’atout majeur de ce procédé est l’obtention de siccité les plus fortes de tous les appareils de déshydratation mécanique (30 à 45%) et la texture de la boue obtenue est bonne. Cependant, les coûts d’investissement sont relativement élevés par rapport aux autres procédés, surtout pour des capacités importantes. De plus, le fonctionnement en discontinu entraîne une faible productivité. Ce sont des appareils peu compacts qui nécessitent une surveillance. Le débâtissage et le lavage des plateaux demandent une maintenance régulière. Les filtres presse à plateaux sont très utilisés lorsque la boue est destinée à être valorisée en agriculture.

Filtres Plantés de Roseaux (FPR)

Le séchage des boues sur lits plantés de roseaux (cf. III.1.2.2 pour les FPR appliqués au traitement des eaux) repose sur la mise en place d’un massif filtrant reconstitué, de granulométrie croissante de la surface vers le fond et drainé, sur lequel des boues sont progressivement disposées et dans lequel des roseaux se développent. Le fonctionnement tient au fait qu’autour de chaque tige de roseaux, il existe en permanence un anneau libre pour le passage de l’eau interstitielle de la boue activée alors que les flocs sont retenues en surface et s’accumulent progressivement. Dès lors qu’elle peut s’écouler le long des tiges, rhizomes et racines des roseaux, l’eau interstitielle va percoler au sein du massif pour être drainée à sa base. Dans le cas du traitement des boues, les FPR permettent un épaississement des boues (gains de siccité), un stockage des boues (évacuation tous les 4 à 6 ans) et une filtration des percolats (qualité des eaux de sortie). Les boues traitées sont transformées en terreau bien minéralisé où les risques sanitaires sont absents. L'épandage agricole est possible

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Le dimensionnement global des lits est le paramètre fondamental pour que les roseaux se développent correctement et que les performances soient à la hauteur des attentes (siccité moyenne d’environ 25 % et boues stabilisées. Il dépend de deux facteurs qui s’estiment sur une base annuelle : la production de boues (en kg de MES/an) et la charge surfacique (en kg de MES/m²/an). La charge surfacique est en général fixée à 50 kg de MES/m²/an environ. En général, quatre ou six lits sont nécessaires afin de ménager des temps de repos suffisant pour un bon fonctionnement (2j d’alimentation et 10j de repos pour un égouttage efficace). De plus, une période de repos avant la vidange du lit permet d’obtenir une augmentation de la siccité. Une revanche importante est nécessaire car au cours de l’utilisation du procédé la quantité de boues accumulées avant évacuation va augmenter. La hauteur utile des bassins permet l'accumulation de 1,5 à 2m de boues.

Les avantages de cette technique sont : le stockage prolongé avant valorisation agricole, la facilité d’exploitation, le faible coût d’exploitation, la robustesse face aux conditions climatiques. De plus aucun réactif chimique n’est nécessaire pour ce procédé de déshydratation. Cependant, cela nécessite l’extraction d’une grande masse de boues lors des curages. Si la siccité des boues entrantes est faible, l’évacuation doit être plus fréquente. De plus, il faut tenir compte d’une période initiale d’acclimatation / développement des roseaux qui ne permet pas une utilisation immédiate du procédé mis en place. En effet, le bon fonctionnement du procédé repose sur un développement dense des roseaux de manière à ce que l’eau puisse être évacuée en permanence et en tous points dans les lits.

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Le tableau ci-dessous présente les avantages et les inconvénients de chaque procédé potentiellement intéressant pour traiter ces rejets.

Procédés Avantages Inconvénients A

batt

em

en

t M

ES

et

DC

O

Dé

can

tatio

n s

tatiq

ue

Bassin de décantation

- Fonctionnement efficace avec des eaux à traiter dont les matières en suspension ont une densité supérieure à l’eau

- Simple de conception - Facile d’exploitation - Entretien et maintenance limités - Faible coût d’exploitation

- Les surfaces nécessaires sont souvent importantes pour obtenir de bons résultats (bassin de décantation >> décanteur cylindro-conique avec extraction des boues)

- Inefficace lorsque les matières en suspension sont de densité inférieure ou égale à l’eau (efficacité < physico-chimique)

- Entretien et nettoyage ponctuel du système nécessaires pour un bon fonctionnement

- Evacuations des boues régulières dans le cas d’un bassin de décantation sans extraction des boues

Décanteur cylindro-conique avec extraction des boues

Décantation lamellaire

- Simple de conception - Facile d’exploitation - Entretien et maintenance limités - Gain de place important par rapport à une

décantation statique - Performances plus élevées

- Est à l’origine de production de boues en quantité et qualité très variables.

- Les modules lamellaires nécessitent un nettoyage régulier pour éviter leur colmatage

- Evacuation des boues plus compliquée qu’en décantation statique

Hydrocyclone

- Procédé compact, Faible encombrement - Ne consomme pas d’énergie - Simple de conception - Faible coût d’installation et d’exploitation - Peut supporter des hautes P et T

- Faible efficacité pour des diamètres de particules < 150 μm

Traitement Physico-chimique

- Rendements excellents sur les MES et bons sur les matières oxydables particulaires

- Possibilité d’automatisation

- Coût important (réactifs chimiques) - Difficile d’établir les bons dosages (essais à

l’échelle laboratoire nécessaires) - Utilisation de réactifs compatibles avec le

contact alimentaire à prévoir (recyclage) - Les coagulants utilisés sont souvent corrosifs - La présence d’aluminium et de fer dans les

rejets

Tra

item

en

ts d

e

fin

itio

n Filtre Planté de Roseaux

- Bonnes performances épuratoires - Bonne intégration paysagère - Pas de production de boues - Entretien facile - Faible coût d’exploitation

- Surface nécessaire importante - Entretien régulier - Influence du climat (pluviométrie, gel…)

Filtre à Sable - Simple de conception - Peut fonctionner gravitairement selon le type de

terrain (aucun coût énergétique)

- Entretien régulier - Encrassage – risque de colmatage si mauvais

entretien ou charge entrante trop importante - Surface d’installation importante

Dés

hyd

rata

tio

n d

es

bo

ues

Filtre à Bandes

- Investissement modéré - Maintenance rustique - Faible consommation d’énergie - Faible consommation de polymères.

- Qualité du produit généré insuffisante en termes de siccité (15% environ)

- Contraintes d’exploitation au quotidien : lavage, réglage, changement de la toile

- Qualité des boues souvent insuffisante pour un épandage agricole direct.

Centrifugeuse

- Qualité des boues intermédiaire, la siccité dépassant les 20 %. Réduction du tonnage de 20 % par rapport à une solution filtre à bandes.

- Solution compacte et confinée empêchant la diffusion d’aérosols.

- Totalement automatisable =>exploitation simplifiée

- Peu adapté pour des boues terreuses, abrasives - Investissement plus important - Forte consommation d’énergie électrique et en

polymères. - Procédé de haute technologie impliquant une

sous-traitance de la maintenance annuelle. - Coût d’investissement et d’exploitation élevé - Qualité des boues souvent insuffisante pour un

épandage agricole direct.

Filtre Presse

- Forte siccité (30 à 40%): réduction du tonnage de 36 % par rapport à un filtre à bandes.

- Consommation d’énergie électrique modérée. - Produit solide facilement manipulable. - Produit chaulé permettant une hygiénisation des

boues et leur donnant une meilleure qualité agronomique (amendement calcaire).

- Possibilité d’automatisation

- Investissement onéreux. - Taille du local de traitement plus important. - Prise en main plus délicate sur le plan

d’exploitation (surveillance à prévoir). - Nécessité d’une présence importante en

personnel.

Filtre Planté de Roseaux

- Bonne intégration paysagère - Durée de vie du dispositif > 30 ans - Siccité > 30% - Frais de fonctionnement faibles - Fréquence d’extraction des boues faible (selon

siccité boues entrantes) - Pas de réactifs chimiques - Procédé automatisable - Pas d’odeurs - Boues valorisables

- Surface nécessaire importante - Système surtout adapté pour boues biologiques

et boues primaires - Solution adaptée pour les petites charges à

traiter - Extraction d’une grande masse de boues - Opération de curage de lit

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IV. COMPARATIF TECHNICO-ECONOMIQUE DES SOLUTIONS

IV.1 Objectifs de traitement

Dans le cadre de cette étude, les rejets des filières de traitement envisagées sont déversés soit au réseau d’assainissement, soit au milieu naturel.

La qualité de l’eau traitée à atteindre, dans chacun des cas est :

Réseau d’Assainissement : DCO <2000 mg/l MES <600 mg/l

Milieu naturel DCO <300 mg/l si flux <100 kg/j

Ou <125 mg/l si flux>100 kg/j

MES <100 mg/l si flux <15 kg/j

Ou <35 mg/l si flux >15 kg/j

IV.2 Filières envisageables

Compte tenu de la nature des effluents, les principales filières envisageables sont les suivantes :

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Sol Sableux

Hydrocyclone

oui non

MES<600 mg/l et

DCO<2000mg/l

non

Cas du Rejet Réseau Assainissement

oui

Foncier disponible

oui

non

Rejet Réseau Assainissement

DCO<2000 mg/l et MES<600 mg/l

Décanteur avec

extraction des

boues

Cuves

Coagulation/Floculation

+ Décanteur

Bassin de

décantation

Sans réactifs Avec réactifsRésultats Jar Test :

DCOad2<2000mg/l et

MESad2<600mg/l

procédé génèrant des boues

légende

ad2 = après décantation 2h

Sol

Sableux

Hydrocyclone

oui non

MES<100

mg/l* et

DCO<300

mg/l**

oui

Foncier

disponibleoui

non

Rejet Milieu Naturel

DCO<300 mg/l et MES<100 mg/l(Ou DCO<125mg/l si flux>100 kg/j et MES<35 mg/l si flux >15 kg/j)

Cas du Rejet Milieu Naturel

non

MES < 100

mg/l*

* ou MES<35 mg/l si flux >15 kg/j

** ou DCO<125mg/l si flux>100 kg/j

DCO<300

mg/l**

DCO<300

mg/l**

oui

FAS

non

oui

Bassin de

décantation

Décanteur avec

extraction des

boues

Cuves

Coagulation/Floculation

+ Décanteur

Essais Jar Tests

: Ajout de réactifs

nécessaire?

non

oui

FPR

non

oui

non

procédé génèrant des boues

légende

FAS = Filtre à Sable

FPR = Filtre Plantés de Roseau

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IV.3 Approche technico-économique des filières envisageables

A partir des éléments définis précédemment, trois scénarii ont été choisis de façon à être le plus représentatif des différents centres de conditionnement en termes de tonnage de pomme de terre lavé, de débit d’eau à traiter et de flux de pollution (MES et DCO). L’activité de lavage variant de 150 à 46 400 t/an (cf. II.1.2), trois tonnages de pommes de terre lavées ont été choisis afin de représenter les différentes catégories de centres (57% d’entre eux lavent moins de 10 000 t/an). Le volume d’eau consommée en sortie atelier pour laver une tonne de pommes de terre a été estimé d’après les résultats obtenus lors des deux campagnes de mesure. La valeur choisie se situe plutôt dans la gamme basse. Les ratios de pollution ont également été choisis sur la base des résultats obtenus lors de l’étude sur les rejets effectuée en 2011-2012. Les valeurs choisies sont plutôt proches de celles obtenues lors de la première campagne de mesure (effectuée en octobre 2011, période de pointe de l’activité) car la pollution en DCO et MES était globalement plus importante que sur la deuxième campagne (effectuée en avril 2012). A partir du tonnage lavé, du ratio de consommation d’eau et du ratio de pollution, le débit, le flux de pollution généré et la concentration en pollution en sortie atelier ont été calculés. Les valeurs de concentration de pollution en sortie atelier choisies sont dans une gamme haute par rapport aux résultats des campagnes de mesure effectuées sur les 5 sites étudiés précédemment. Le tableau ci-dessous résume les critères pris en compte.

Critères Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3

Tonnage lavé (t/an) 4 000 10 000 30 000

Ratio de consommation d’eau en sortie atelier (m3/t)

1,0 1,0 1,5

Ratio de pollution en sortie atelier (kg/t)

DCO 4 2 4

MES 20 10 20

Débit en sortie atelier (m3/j) 16 40 180

Débit en sortie atelier (m3/h) 2,3 5,7 25,7

Flux de pollution généré (kg/j)

DCO 64 80 480

MES 320 400 2 400

Concentration de pollution en sortie atelier (mg/l)

DCO 4 000 2 000 2 700

MES 20 000 10 000 13 300

Chaque solution fait l’objet d’un dimensionnement et d’une approche budgétaire (base juin 2003).

Les coûts d’investissement des installations projetées sont estimatifs et nécessitent une étude plus approfondies en fonction de la situation de chaque centre concerné. Ils sont hors taxes et hors honoraires.

Ils ne prennent pas en compte les fournitures et les travaux nécessaires pour l’amenée de l’alimentation électrique, l’air comprimé, l’eau ou tout autre utilité des installations projetées, ni pour les connections d’instrumentation, d’automatismes ou de report d’information, ni pour la voirie ou une clôture.

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Ils ne prennent pas non plus en compte les aléas ou contraintes liés au sous-sol ou à des exigences particulières d’installation, de qualité de matériaux, de règles ou de spécifications du maître d’ouvrage.

Les études géotechniques, étude de sol, relevés typographiques, contrôles techniques ne sont pas inclus.

Les coûts indiqués ne comprennent pas non plus en compte le relevage des effluents et les conduites.

Le tableau ci-dessous résume les principales caractéristiques des procédés envisagés avec les coûts d’investissement.

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Les dimensions du bassin de décantation dépendent du débit entrant, de la charge de pollution à traiter, et de la vitesse de sédimentation des matières en suspension. Etant donné qu’il s’agit d’un simple ouvrage sans extraction de boues, il faut également prendre en compte le volume de boues généré. Nous avons émis l’hypothèse d’un curage tous les 6 mois du bassin afin de garder de bonnes performances. Un bassin compartimenté permet de meilleures performances (un bassin de décantation, séparation par une cloison, bassin de finition).

Le décanteur cylindro-conique comprend une extraction des boues continue, son volume et sa surface sont donc moins important. Il est important que l’angle du cône soit de 60° afin de limiter les problèmes d’extraction des boues.

Un décanteur lamellaire pourrait également être envisagé dans le cas où le foncier est très réduit, mais les inconvénients dus à cette technique restent importants.

L’hydrocyclone est une technologie peu coûteuse, mais son domaine d’action est restreint.

Un traitement physico-chimique légèrement plus coûteux qu’un décanteur ou un bassin de décantation à l’investissement. Cependant son coût d’exploitation sera plus élevé, du fait notamment des réactifs et de la gestion des boues qui en découle.

En ce qui concerne les traitements de finition, la technologie de la filtration sur sable dépend du débit à traiter et de la charge entrante. En effet, un filtre à sable à ruissellement a une capacité d’épuration plus importante (10 kgMES/m3 de sable) que le filtre à sable sous pression (5 kgMES/m3 de sable), mais son inconvénient majeur est la surface nécessaire pour son installation. Le filtre à sable à ruissellement ne peut pas être envisagé pour le scénario 3 car la surface nécessaire est supérieure à 5 000 m3, alors que le filtre à sable sous pression ne peut pas être envisagé pour le scénario 1 car le débit maximal admissible est trop faible.

Enfin, les filtres plantés de roseaux sont coûteux à l’investissement et nécessitent une surface importante. Une alternative à cette technique pourrait être le lagunage.

Il faut noter que les ouvrages dimensionnés dans le tableau ci-dessus pour les traitements de finition prennent en compte un recyclage nul de l’eau épurée. Si l’on considère un recyclage de 50% de l’eau en sortie du traitement d’abattement des MES et de la DCO, les surfaces, les volumes seront environ divisés par 2, et donc les coûts seront moins élevés.

La filière la plus simple demanderait donc un investissement d’environ 10-20 k€ et correspond à l’installation d’un hydrocyclone simple dans le cas d’un rejet au réseau d’assainissement ou au milieu naturel. Tandis que la filière la plus complète pourrait coûter entre 90 et 600 k€ à l’investissement selon le centre de conditionnement, pour l’installation d’un bassin de décantation et un filtre planté de roseaux.

Objectifs Procédés Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3 A

batt

em

en

t M

ES

et

DC

O

Bassin de décantation

Dimensionnement Sbassin = 60 m²

Vtotal = 150 m3

Sbassin = 75 m²

Vtotal = 188 m3

Sbassin = 450 m²

Vtotal = 1125 m3

Coût d’investissement (HT) 15-20 k€ 20-25 k€ 50-60 k€

Décanteur cylindro-conique

Dimensionnement Sdécanteur = 6 m²

Ddécanteur = 2,7 m

Sdécanteur = 14 m²

Ddécanteur = 4,3 m

Sdécanteur = 64 m²

Ddécanteur = 9,0 m

Coût d’investissement (HT) 15-20 k€ 25 k€ 60 k€

Hydro-cyclone Dimensionnement Dhydrocyclone = 150 mm Dhydrocyclone = 150 mm Dhydrocyclone = 300 mm


Traitement physico-chimique

Dimensionnement

Vcoag = 1,1 m3

Vfloc = 0,8 m3

Sdécanteur2 = 2,3 m²

Ddécanteur2 = 1,7 m

Vcoag = 2,9 m3

Vfloc = 1,9 m3



Vcoag = 12,9 m3

Vfloc = 8,6 m3



Coût d’investissement (HT)

30-40 k€

40-50 k€ si préparation du floculant automatisée

40 - 50 k€


80-90 k€


Tra

item

en

t d

e f

init

ion

Filtre à sable à ruissellement

Dimensionnement Vsable = 20 m3

Ssable = 20 m²

Vsable = 286 m3

Ssable = 286 m² -

Coût d’investissement (HT) 10-15 k€ 20-30 k€ -

Filtre à sable sous pression

Dimensionnement -

Vsable = 1,37 m3

Ssable = 0,69 m²

Dfiltre = 0,93 m

Vsable = 6,17 m3

Ssable = 3,09 m²

Dfiltre = 1,98 m

Coût d’investissement (HT) - 20-30 k€ 60-70 k€

Filtre Plantés de Roseaux

Dimensionnement

SRoseauxEt1 = 0,12m²

SRoseauxEt2 = 0,08 m²

STotalFPR = 0,2 m²



STotalFPR = 0,5 m²



STotalFPR = 2,25 m²


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En ce qui concerne la gestion des boues, les procédés de type décanteur cylindro-conique, hydrocyclone et traitement physico-chimique impliquent une extraction régulière des boues liquides. Ces boues liquides peuvent être stockées en benne mais doivent alors être vidées régulièrement, et se pose la question du mode de valorisation. L’installation d’un silo de stockage des boues (environ 20 k€ selon les dimensions du silo et sa conception) pourrait être une solution de stockage peu coûteuse, mais nécessitant une maintenance régulière car le silo doit périodiquement être vidangé. Sa capacité de stockage peut être adaptée aux contraintes agricoles (périodes d’épandage au champ, cultures).

La déshydratation des boues permet de réduire les volumes à stocker et transporter.

La centrifugation semble inadaptée car l’usure de ce procédé avec le type de boues produites par les centres de conditionnement pourrait être importante (boues abrasives). La table d’égouttage ou le filtre à bande ne semblent pas non plus des techniques adaptées car la siccité obtenue n’est pas suffisante.

Le filtre planté de roseaux pour le traitement des boues présente des avantages, en particulier l’hygiénisation des boues évitant le retour à la terre de germes pouvant poser problème pour les cultures. Cependant, le coût d’investissement associé est très élevé.

Le procédé permettant une déshydratation poussée des boues est le filtre presse, mais cette technique est très coûteuse en termes d’investissement.

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IV.4 Synthèse de l’étude

Ce rapport consiste en un outil d’aide à la décision permettant de comparer les différentes filières envisageables pour les rejets des centres de conditionnement de pommes de terre. Les chiffrages fournis sont à considérer avec précautions et sont à prendre en compte de façon relative les uns par rapport aux autres.

Compte tenu des caractéristiques des effluents, les filières adaptées sont des séparations physiques solide/liquide. La nature de la terre et la contrainte foncière ont, par ailleurs, été prises en compte dans l’établissement des filières envisageables. Le dimensionnement des ouvrages est conditionné par les charges polluantes et hydrauliques.

Les 3 types de sites étudiés permettent de mettre en évidence les avantages et les inconvénients de ces filières pour les différentes configurations.

Préconisation : pour tout projet, une caractérisation précise des effluents à traiter (campagne de mesure sur une période représentative), la définition des normes de rejets à atteindre, les contraintes du site seront à définir au préalable.

Pour un centre lavant 4 000 tonnes de pommes de terre par an :

Globalement, les rejets aqueux de ce type de centre sont moins polluants et en quantité moins importante que les autres centres. Ils nécessitent donc des traitements moins complets. Cependant, les charges en MES et en DCO nécessitent un abattement avant le rejet au réseau ou au milieu naturel. Une séparation physique est donc préconisée. Les traitements de finition sont, par contre, à étudier au cas par cas. Les équipements et ouvrages sont de moindres tailles que pour les deux autres scénarii et nécessitent donc moins de surface et sont moins onéreux.


Les rejets aqueux de ce type de centre sont très variables. La filière de traitement peut être très simple, ou très complète. D’une manière générale, le rejet au réseau d’assainissement ne semble pas problématique après une séparation physique permettant d’abattre MES et DCO. Dans le cas d’un rejet au milieu naturel, un traitement de finition pourrait être utile pour éliminer les MES ou la DCO résiduelles.


Le volume des rejets aqueux de ce type de centre et la charge polluante sont élevés. Les filières de traitement seront probablement assez complètes : un traitement de finition serait nécessaire pour éliminer les MES et la DCO résiduelles. Cependant, les surfaces d’installation et le coût d’investissement des ouvrages sont importants.

Documents

Ploemeur, le 31 Aout 2012 - cnipt.fr · DEFINITION DES BASES DE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE TRAITEMENT DES EAUX II.1 Rappel sur l’activité du …