épaississeur statique

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description (figure 5 et photo 2)

L’épaississeur est de forme circulaire. La suspension boueuse est introduite au centre, à l’intérieur de la jupe centrale. Les matières décantent selon leur propre poids et forment un lit de boue concentrée dans la partie inférieure de l’ouvrage.

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Figure 5. Coupe épaississeur statique
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Photo 2. Épaississeur statique diamètre 13

Le temps de séjour normal de la boue est de l’ordre de 24 heures. L’évacuation des boues épaissies s’effectue par le fond, au centre. Le liquide surnageant est évacué par déversoir en par­tie supérieure. Un ensemble mécanique tournant (pont racleur) permet :

  • d’assurer le transfert des boues déposées, vers la fosse centrale, au moyen de lames racleuses dispo­sées en « jalousie » sur le radier en pente ;
  • de faciliter le dégagement de l’eau interstitielle et des gaz occlus, au moyen d’une herse verticale accro­chée au dispositif tournant (avec certaines boues, cette herse n’est pas toujours indispensable car l’arma­ture du pont suffit pour assurer cette fonction).

Avec des boues organiques fermentescibles (cas des boues primaires ERU par exemple), les ouvrages sont couverts et ventilés vers la désodorisation (photo 3).

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Photo 3. Épaississeurs et digesteurs de l’installation de Marseille – Capacité : 1 500 000 éq.habitants

dimensionnement

La théorie de Kynch permet le calcul des épaississeurs statiques et en particulier la détermination de la surface correspondant à la concentration de soutirage (voir généralités des processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l'eau).

La hauteur cylindrique (minimum 3,5 m) doit tenir compte de plusieurs facteurs :

  • temps de stockage désiré ;
  • zone de clarification du liquide interstitiel (minimum 1 m) ;
  • conditions d’exploitation fonction des arrivées et des extractions donc de la marche de la déshydrata­tion.

L’épaississement statique est utilisé le plus souvent sans polymère sur les boues organiques, comme les boues ERU par exemple. Seul l’apport de chaux peut s’avérer utile lorsque les boues fermentescibles séjour­nent longtemps dans l’ouvrage (cas des week-ends sans déshydratation) ou dans les régions chaudes. Il s’agit alors de conserver un pH de 7 à 8 dans le fond de l’ouvrage, ce qui nécessite un apport de chaux de l’ordre de 10 % sur MES en moyenne pour maîtriser les fermentations, source de nuisances olfactives.

En revanche, sur des boues d’hydroxydes (boues d’eau potable par exemple), une floculation au polymère s’avère très intéressante pour augmenter de manière significative les flux admissibles sur l’ouvrage.

Le tableau 1 fixe quelques données de dimensionnement sur différents types de boues.

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Tableau 1. Dimensionnement épaississeur statique

En ERU, l’épaississeur statique est majoritairement appliqué sur les boues primaires. Le renvoi des boues biologiques en excès en tête de la décantation primaire est de plus en plus rare, et il y a donc de moins en moins d’application en boues mixtes (l’envoi séparé des boues primaires et des boues biologiques juste en amont de l’épaississeur statique est à proscrire : l’épaississeur n’est pas un bassin d’homogénéisation et il y a inévitablement des stratifications qui s’opèrent dans le lit de boue, d’où des qualités et des concentra­tions de boues variables qui perturbent énormément la déshydratation aval).

Les performances de l’épaississeur statique sur les boues biologiques restent assez décevantes, ce qui explique l’essor de l’épaississement dynamique sur ces boues.

mise en œuvre

Les épaississeurs mécanisés classiques ont une gamme de diamètres de 7 à 30 m. La pente du radier des ouvrages en béton est de l’ordre de 15 % mais peut être supérieure dans le cas de boues hydrophobes lourdes.

Le racleur est à entraînement central avec double bras diamétral. Les couples d’entraînement sont adaptés : 60-80 m.daN · m–2 pour des boues minérales denses et 20-30 m.daN · m–2 sur des boues d’ERU. Les vitesses de raclage varient de quelques cm .s–1 à 15-20 cm . s–1 en périphérie : si la boue est lourde et a ten­dance à se compacter très vite (boues de décarbonatation, par exemple), les vitesses fortes seront appli­quées.

Les épaississeurs sont généralement en béton mais, peuvent être construits en acier (acier vitrifié notam­ment).

Remarque : des ouvrages de 50-60 m sont réalisables (photo 4), sauf pour les régions très chaudes.

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Photo 4. Installation de Valenton 1 pour le SIAAP. Capacité : 300 000 m3·j–1. Épaississeur à entraînement central diam. 52 m et pompage des boues dans le fût central

En exploitation, l’épaississeur statique est d’un fonctionnement simple, mais quelques contrôles sont impératifs : contrôle de la hauteur du lit de boue (manuellement ou par capteur), contrôle des surverses (en général 150 à 500 mg MES·L–1), contrôle de la concentration des boues épaissies. Ceci permet de maîtriser la capacité tampon de cet ouvrage pour la filière aval tout en évitant des fermentations perturbatrices. Ces contrôles effectués, ce procédé est autonome, sans nécessité de main-d’œuvre.

Les consommations énergétiques sont les plus faibles de toute la filière boue : 5-10 kWh·t–1MES. Dans le cas de stations ERI ou EP, avec des boues de densités différentes, la stratification est souvent iné­vitable. Il est alors conseillé de prévoir une cuve de préhomogénéisation avant l’épaississeur (injection de polymère et retour de boues concentrées), ainsi qu’un recyclage continu de l’épaississeur sur lui-même, tout au-moins pendant les périodes de non-déshydratation.

épaississeur statique rapide

Dans certains cas, il n’est pas utile de rechercher un fort degré d’épaississement (par exemple en cas de déshydratation directe par centrifugation, pour réduire la taille des décanteuses – voir centrifugeuses haute pression). Les dimensionnements sont alors effectués en référence à la première partie des courbes Kynch, phase de décantation non freinée.

Cet épaississeur pompe les boues dans le bassin biologique (2-5 g MES · L–1) et la surverse y retourne immédiatement. La concentration étant très stable à l’entrée, il est très facile de stabiliser un tel ouvrage.

Un conditionnement par polymère (1 à 3 kg MA · t–1 MES) est nécessaire. Sur des boues d’aération prolon­gée (N/DN) avec déphosphatation simultanée (FeC3), la concentration de soutirage est de 10 à 15 g MES · L–1.

épaississement des eaux de lavage de filtres ou biofiltres

Ces effluents préhomogénéisés sont très dilués (0,15 à 0,8 g MES · L–1). Il faut donc faire appel à des décan­teurs encore plus rapides : en l’occurrence des Densadeg.

Les charges hydrauliques appliquées sont de l’ordre de 15 à 25 m · h–1 rapportées à la surface des lamelles.Il faut bien sûr utiliser du polymère à très haut poids moléculaire (et aussi, généralement, du FeCℓ3 en appoint de coagulation).

Les concentrations obtenues se situent entre 20 et 40 g MES. L-1.