généralités

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Les procédés thermiques de destruction de la matière organique des boues sont très divers. Nous nous sommes limités à la description de l’état de l’art le plus fréquent.

On peut imaginer différentes méthodes de classification des procédés ; il y a en effet multitude de noms et cette multitude est à la fois liée à des différences techniques significatives et à des orientations qui relè­vent davantage du marketing industriel.

Il nous apparaît que la première classification doit mettre en avant la notion de pression en différenciant les procédés de destruction sous pression et ceux qui opèrent à pression atmosphérique.

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Tableau 8. Généralités

Volontairement, ce chapitre n’abordera pas la gazéification sous pression qui n’est pas utilisée de manière spécifique aux seules boues. Quelques rares exemples de traitements mixtes (avec d’autres déchets) exis­tent. Le seul procédé sous pression qui sera décrit est celui de l’oxydation en voie humide (la destruction de la matière organique par voix humide (ovh)).

Les procédés à pression atmosphérique relèvent tous du principe de la destruction des liaisons constitu­tives de la matière organique par l’effet de l’élévation de température et d’une pression partielle en O2 libre. Lorsque cette pression partielle en O2 libre est élevée et voisine de 6 %, correspondant à un excès d’air voi­sin de 40 %, on entre dans le domaine de l’incinération traditionnelle qui peut être dédiée (conditions spéci­fiques aux boues) ou combinée avec d’autres produits (cas de la co-incinération avec les ordures ménagères, avec les déchets industriels spéciaux (DIS), en cimenterie et en centrale thermique).

Lorsque cette pression partielle en O2 est quasiment nulle, on entre dans le champ des procédés de gazéi­fication qui, suivant la manière dont elle se déroule, porte le nom de pyrolyse ou thermolyse (la pyrolyse et thermolyse appliquées aux boues). Ces procédés n’oxydant pas la matière organique, ils la « crackent », produisant des gaz réducteurs (dits de synthèse) : CO, CH4, Cn Hm

Par ailleurs, les polluants (métaux lourds, NOx) se répartissent d’une manière différente entre les diverses phases suivant les profils de température.

Les technologies spécifiques d’incinération ou de décomposition thermique sont connues et appliquées depuis des décennies dans différentes industries. Elles peuvent être rapidement décrites suivant la techno­logie de leur réacteur principal (four).

four rotatif (figure 25)

C’est un tambour tournant garni de réfractaires et généralement suivi d’une chambre de postcombustion verticale quand il s’agit d’un traitement de déchets. Le four le plus connu dans cette gamme est le four de cimenterie ; il est également utilisé dans la fabrication de la chaux. Son principe simple a été étendu au trai­tement des déchets, plus particulièrement des déchets hétérogènes et/ou spéciaux avec obligation d’une postcombustion pour parfaire la combustion et atteindre des niveaux de température réglementaires. Il est peu appliqué au traitement de boues de station vu la difficulté de contrôler l’excès d’air (incidence sur le bilan thermique) et l’existence de la zone de haute viscosité mentionnée dans le chapitre séchage qui pro­voque des phénomènes d’agglomération très perturbateurs.

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Figure 25. Four rotatif d'incinération de déchets

four à grille

Il est cité pour mémoire car réservé au traitement des ordures ménagères. Il faut noter que des boues peu­vent être co-incinérées, soit sous forme pré-séchée (le séchage à une siccité intermédiaire) soit sous forme simplement déshydratée (voir procédé IC 850 les traitements de destruction de la matière organique par les procédés de coincinération).

four à étages (ou four à soles superposées (figure 26)

Ce four, qui a plus d’un siècle, a été très utilisé aux États-Unis dans les années 60 pour l’incinération directe des boues de station. Son utilisation s’est répandue en Europe et notamment en France ; son développe­ment a ensuite été freiné par les crises pétrolières successives. Certains sont encore en fonctionnement à ce jour avec postcombustion intégrée (Bologne).

Cette technologie refait surface à ce jour dans le domaine des boues, non plus en incinération directe mais davantage dans les voies plus élaborées de gazéification (la pyrolyse et thermolyse appliquées aux boues).

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Figure 26. Four à étages

four à lit fluidisé

Ce four est également très ancien : il a d’abord vu le jour dans les applications de gazéification du charbon, puis a connu un développement majeur dans le domaine du grillage des minerais. La société Dorr Oliver a été un des principaux développeurs de cette technologie. Lorsque l’incinération des boues a vu le jour dans les années 70 en Europe, il s’est rapidement imposé et à ce jour, c’est la technique la plus utilisée pour l’inci­nération directe des boues déshydratées. De nombreuses références existent.

En incinération dédiée, seule cette technologie sera décrite ci-après.