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Innovation : réduction des boues et des coûts pour les stations d’épuration

Le Scraper Box © Irstea - JC Roux

28/11/2014

Petites et grandes stations d’épurations n’ont qu’a bien se tenir : le Scraper Box, dispositif ingénieux, vient d’être breveté. Simple et facile d’utilisation, cet épaississeur des boues innovant permet de réduire le volume des boues d’épuration à moindre coût.

Réduire le volume des boues d’épuration est essentiel pour rendre leur stockage et transport moins onéreux et moins contraignant. Pour se faire, on les épaissit : on retire l’eau qu’elles contiennent, ce qui leur fait perdre en volume. Mais les processus mis en œuvre pour épaissir les boues ne sont pas toujours très efficaces et nécessitent l’utilisation de floculants [1]. Pour pallier à ces manques, une équipe Irstea a mis au point une nouvelle technique d’épaississement des boues : le Scraper Box.

Une méthode plus verte et plus économique

"L’intérêt principal de cette méthode est qu’elle permet de s’affranchir de l’utilisation de floculants : elle est plus « verte » et plus économique", explique Jean-Christophe Baudez, chercheur au centre Irstea de Clermont-Ferrand. La solution est astucieuse. Plutôt que de faire appel au processus classique de sédimentation, via lequel les boues "descendent", les boues "montent" au contraire dans le Scraper Box ! C’est le principe de la filtration ascendante. Le dispositif est composé d’une cuve dont le volume est séparé par un filtre - de la paille. Les boues sont injectées par le bas dans la cuve. Lorsque le niveau monte dans la cuve, et grâce à une pression suffisante, les boues restent en dessous du filtre alors que l’eau, elle, passe au-dessus. A l’issue du processus, on retrouve donc les boues épaissies en bas de la cuve et l’eau filtrée, au-dessus du filtre. "Nous nous sommes très clairement inspirés du principe des cafetières à piston", décrit le chercheur. La clé de la réussite de ce système réside dans la vitesse avec laquelle les boues sont injectées par le bas de la cuve : elle doit être plus faible que la vitesse de sédimentation des boues, afin de contrer ce phénomène de retombées naturel dans le bas de cuve. 

Schéma illustrant le principe de la Scraper Box © Irstea

L’efficacité du Scraper Box est au rendez-vous. « Le gain de concentration est de 60 % par rapport aux dispositifs traditionnels. La siccité [2] des boues obtenues, soit le pourcentage de résidus secs qu’elles contiennent, s’améliore significativement : elle est de 50 g/L contre 30 g/L habituellement. A l’échelle d’une commune qui produirait quotidiennement 20 m3 de boues épaissies à 30 g/L, ce volume se réduit à 12 m3 de boues épaissies à 50 g/L quand ce nouveau procédé est utilisé", cite Jean-Christophe Baudez. Un gain d’autant plus appréciable qu’il est réalisé sans avoir à utiliser de floculants. "C’est un épaississeur innovant mais qui reste simple, moins coûteux, facile à utiliser", confirme le scientifique.

Breveté

Le prototype pré-industriel actuellement utilisé est dimensionné pour une station de 500 habitants. Mais comme le dispositif est composé de bidons, ceux-ci peuvent facilement être ajoutés en parallèle pour augmenter la capacité du Scraper Box et se mettre au service de plus grosses communes. "Il est par exemple très bien adapté aux communes rurales et péri-urbaines de moins de 2000 habitants et équipée de petites stations de traitement des eaux", explique Jean-Christophe Baudez.

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En savoir plus

[1] La floculation est un phénomène d'agrégation des matières en suspension.

[2] La siccité est le pourcentage de matière sèche. Exemple : une boue avec une siccité de 10 % présente une humidité de 90 %.