Dans un contexte de constante augmentation de la production des boues issues du traitement d'épuration, leur caractérisation physique et chimique devient un enjeu important pour optimiser leur valorisation par l'épandage agricole. Ce numéro spécial présente les dernières avancées dans le domaine de la définition des différentes caractéristiques des boues résiduaires en matière de composition, de consistance et des méthodes de traitement. Il expose aussi quelques aspects des recherches scientifiques engagées sur les conséquences encore mal connues de l'épandage des boues sur le développement des cultures agricoles, les sols et les concentrations en métaux lourds dans les plantes.

 

Ludovico Spinosa et Knut Wichmann - Pages 9-22

Résumé

La consistance physique est une propriété importante pour la caractérisation des boues car elle a une influence sur toute opération de traitement, de valorisation et de stockage. On distingue trois états physiques pour la boue : liquide, pâteux et solide, dont les frontières sont définies par des limites de comportement à l’écoulement et à la solidification. La caractérisation est complétée par une évaluation de son comportement thixotrope et au tassement. Dans cet article, les travaux réalisés par le CEN/TC 308 dans ce domaine sont abordés. Pour l’évaluation de l’aptitude à l’écoulement, le viscosimètre à cylindres coaxiaux, le cône d’écoulement, la pénétration à cône de magnésium et le viscosimètre à tube d’extrusion sont les méthodes recommandées, et pour l’aptitude à la solidification, ce sont les appareillages à cisaillement de palette, de Vicat, et le pénétromètre de poche. Le pénétromètre couplé à un système d’apport d’énergie, convient pour l’évaluation du comportement thixotrope alors que le CBP et l’oedomètre sont utilisés pour l’évaluation du comportement au tassement.

 

Émilie Dieudé-Fauvel, Jean-Christophe Baudez et Henri Van Damme - Pages 23-31

Résumé

Dans le contexte socio-économique actuel, la production de boues résiduaires augmente et leur management devient une préoccupation essentielle. D’un point de vue pratique, pour limiter les volumes et assurer le succès de leur valorisation (par l’épandage notamment), il est nécessaire d’optimiser le traitement secondaire des boues et de caractériser leur consistance.

Dans cet objectif, en tenant compte des difficultés rencontrées par les professionnels, nous nous sommes intéressés à la double contribution des mesures rhéologiques et électriques, ces dernières visant à s’affranchir du manque de connaissances quant à la composition des boues. En effet, bien que la rhéologie soit un outil performant, elle nécessite un savoir-faire et du matériel souvent coûteux alors que les mesures électriques sont moins chères et plus simples à mettre en œuvre. Les similarités existant entre les domaines électrique et rhéologique ainsi que l’utilisation de l’outil électrique pour analyser des matériaux tels que le béton (qui présente un comportement proche de la boue) nous ont amenés à choisir les mesures de conductivité et la spectroscopie d’impédance électrique comme nouvelles méthodes d’analyse.

Ainsi, afin de substituer les mesures électriques à celles rhéologiques pendant les procédés de traitement des boues et afin de développer notre connaissance de leur comportement, nous avons étudié à la fois des boues résiduaires et des matériaux modèles. À travers l’étude de différents paramètres (concentration, pH, vieillissement, température), nous avons démontré l’importance de la nature des charges, libres ou liées, sur les propriétés électriques et rhéologiques des matériaux. De plus, à l’instar des électrolytes et de solides tels que les roches, une relation entre conductivité et viscosité des matériaux pâteux a été mise en évidence.

Par la suite, la méthode a été appliquée à des boues résiduaires. L’impact des plusieurs paramètres a été déterminé : matières sèches, température, degré de fermentation, sels. Cela nous a permis d’affiner la caractérisation des boues et de déterminer un indice de déshydratabilité qui a pour but d’améliorer le contrôle des procédés de traitement des boues. L’objectif de cette communication est de montrer le potentiel de cette double méthode d’analyse constituée par la combinaison des mesures électriques et rhéologiques sur les boues.

 

 

Philippe Héritier, Émilie Dieudé-Fauvel et Jean-Christophe Baudez - Pages 33-40

Résumé

Le chaulage est la solution actuellement la plus utilisée pour stabiliser et hygiéniser les boues résiduaires. Pour garantir son efficacité, il est essentiel que le mélange obtenu entre la boue et la chaux vive soit le plus intime possible. Pourtant, dans la pratique, de nombreuses hétérogénéités sont observées (agglomérats de chaux, particules de boues non chaulées). Optimiser le procédé passe par une meilleure qualification des mélanges et une connaissance accrue de leurs caractéristiques mécaniques. Les résultats présentés ici permettent d’appréhender l’évolution des propriétés rhéologiques du matériau en fonction de la quantité de chaux ajoutée et en fonction du temps de stockage.

 

 

Alain Liénard, Stéphane Troesch, Pascal Molle et Dirk Esser - Pages 41-49

Résumé

Les lits de séchage de boues plantés de roseaux existent en France depuis le début des années 1990. Ces installations souvent composées de quatre lits, alimentés chacun pendant une semaine en alternance, souffrent de performances insuffisantes avec une siccité qui avoisine seulement 15 % contre 30, voire 35 % au Danemark où la technique est largement répandue. Un nombre supérieur de lits (six à huit, voire plus pour des stations supérieures à 15 000 habitants) dimensionnés globalement pour 50 kg de MES.m².an^-1, permettant des périodes de repos plus longues entre chaque alimentation, serait déjà un progrès.

Mais le point essentiel réside dans le respect d’une période d’acclimatation-développement des roseaux à mi-charge, jusqu’à ce que la densité soit au moins de 250 tiges par m².

L’obtention d’une bonne siccité est liée au fait que le(s) lit(s) à vidanger soient soumis à un arrêt de quatre mois avant la vidange qui doit normalement se programmer entre mi-juillet et fin août pour permettre au roseaux de repousser avant l’hiver, sachant qu’il seront réalimentés à mi-charge jusqu’à fin octobre. Pendant l’hiver la production de boues de la station est uniformément répartie entre tous les lits.

 

 

Alain Liénard, Stéphane Troesch, Pascal Molle, François Thirion, Philippe Héritier, Jean-Christophe Baudez et Dirk Esser - Pages 51-64

Résumé

Les boues extraites des lits de séchage plantés de roseaux présentent des qualités mécaniques qui excèdent celles de boues de siccités comparables, rendant ainsi plus aisé et homogène leur épandage par des épandeurs équipés de hérissons verticaux bien aiguisés et tournant à vitesse élevée. Avec des siccités de 20 à 25 %, ces boues pourraient facilement prétendre au statut de boues solides stabilisées défini dans l’article 12 de l’arrêté du 8 janvier 1998 qui permettrait de les stocker temporairement sur les parcelles d’épandage. La dissociation curage-épandage permettrait de respecter la période idéale de vidange du(es) lit(s) à programmer entre le 15 juillet et fin août, afin de bénéficier de l’évapotranspiration et de ne pas compromettre la reprise des roseaux dans les lits avant l’hiver, sans avoir à attendre que les parcelles d’épandage se libèrent après les moissons.

 

 

Silvia Motta and Tommaso Maggiore - Pages 65-71

Résumé

La directive sur le traitement des eaux usées (91/271/CEE) a pour but d’encourager l’usage approprié des boues. Les boues d’épuration sont des produits issus du traitement des eaux usées qui peuvent être réutilisés dans le domaine agricole. La nécessité de trouver une solution pour l’élimination des eaux usées et de la biomasse a mené au développement de techniques basées sur le recyclage naturel sur les terres agricoles.

Dans ce contexte, cela représente dans le cadre d’un cycle fermé, une source d’éléments nutritifs, lesquels ont été retirés par l’agriculture. L’application des boues d’épuration sur les sols représente une alternative aux stratégies traditionnelles, plus appropriée d’un point de vue économique que l’incinération ou l’entreposage en décharge, cela contribue aussi à résoudre la problématique du recyclage de ces boues.

L’objectif du projet décrit dans cet article est de faire pousser du maïs sous conditions expérimentales afin d’évaluer la contribution nutritive des boues sur la production finale et d’observer la connexion entre épandage des boues et concentration en métaux lourds dans les différentes parties de la plante.

 

Agnès Piquet-Pissaloux, Sabine Pauly, Soraya Garnier et Fabrice Leprince - Pages 73-80

Résumé

L’Auvergne est une région agricole avec 26 000 km² et 1,5 million d’hectares de surface agricole utile. Elle comprend deux systèmes de production qui nécessitent des produits organiques pour assurer le niveau de matière organique des sols cultivés : les grandes cultures en plaine de Limagnes et le système polycultures/élevage en montagne. Dans le contexte de refus d’épandre ou de demande de dérogation à la réglementation des boues urbaines, les objectifs du projet sont de déterminer l’impact de l’épandage des boues en conditions agricoles réelles sur la productivité et sur les teneurs en éléments traces métalliques (ETM). Nos travaux confirment l’intérêt de l’apport de boues sur les sols agricoles en augmentant la production finale de matière sèche et en jouant sur les différents stades d’établissement du rendement dès la première année d’épandage. À ce stade, ils ne révèlent pas de risque direct de contamination métallique des plantes par l’épandage de boues réalisé dans les conditions réglementaires.

La variabilité des résultats relatifs à l’impact des boues sur la productivité et sur le transfert sol/plante des ETM d’une année à l’autre et d’un site à l’autre a conduit à constituer une base de données en ETM avec un seuil de teneurs par espèce et par élément. Dans le futur, les données devront être étendues à d’autres espèces annuelles. L’objectif final est de raisonner les pratiques agricoles et particulièrement la gestion des apports organiques dans le respect de la qualité de la production végétale et de son environnement.

 

 

Marilys Pradel - Pages 81-93

Résumé

L’objectif de cet article est de présenter l’état de l’art des analyses de cycle de vie appliquées au traitement des boues d’épuration et de faire un bilan des impacts environnementaux en fonction des scénarios d’élimination des boues (épandage, incinération…). Cette étude est un pré-requis au programme de recherche ECODEFI (Écoconception et développement de méthodologies de fabrication innovante de machines d’épandage – programme ANR – 2007-2010) mené par le Cemagref dont l’un des objectifs est de mettre en place une méthodologie simplifiée d’analyse de cycle de vie appliquée aux épandages de boues résiduaires urbaines.

 

 

  Glossaire

Pages 95-96

 

 

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