Traitement des Boues et Graisses de STEP

Protocole de qualification pour le traitement des boues et graisses de station d'épuration avec gestion des inhibitions lipidiques, azotées et soufrées

Boues et graisses de STEP - Vue d'ensemble

Les boues et graisses issues des stations d'épuration présentent des caractéristiques spécifiques nécessitant une gestion adaptée des inhibitions. La photographie ci-dessous illustre la nature de ces intrants, montrant la séparation entre phase liquide (boues) et phase lipidique (graisses) qui nécessitent des protocoles de traitement différenciés.

Boues et graisses de STEP montrant la séparation des phases et la nature des intrants

Figure 1 : Boues et graisses de STEP. La photographie illustre la séparation naturelle entre les phases (boues liquides en bas, graisses flottantes en haut), la charge azotée élevée des boues nécessitant une maîtrise du NH₃, et la fraction lipidique des graisses requérant un dosage contrôlé pour éviter les inhibitions par LCFA.

Contraintes spécifiques

Charge azotée élevée des boues (NH₄⁺ potentiellement élevé), risque d'ammoniac libre en fonction du pH et de la température, avec inhibition possible du consortium méthanogène si dérive alcaline
Charge organique soluble élevée (DCO), variabilité journalière et présence possible d'inhibiteurs (détergents/tensioactifs, désinfectants) selon réseau collecté
Fraction lipidique (graisses STEP) : risques de surcharge en acides gras à longue chaîne (AGLC/LCFA), moussage, flottants et croûtes, déstabilisation par accumulation d'AGV si hydrolyse trop rapide ou charge trop brutale
Présence potentielle de micropolluants et contaminants organiques (typique des boues urbaines) : nécessité de modules analytiques extensibles selon débouchés
Biogaz : présence attendue de H₂S variable (soufre des boues), nécessité de maîtrise corrosion/odeurs et d'observation de la cinétique d'apparition

Formulation de référence

Hypothèses de départ :

Boues de STEP « fraîches » : TS = 20 %
Graisses de STEP : TS = 90 %
Mélange entrant : 1 000 kg frais, dont 900 kg boues (90 %) et 100 kg graisses (10 %)

Calcul TS initiale :

TS boues = 900 × 0,20 = 180 kg
TS graisses = 100 × 0,90 = 90 kg
TS total = 270 kg
TS initiale du mélange = 270 / 1 000 = 27 %

Eau à ajouter pour TS cible 10 % :

Masse totale cible = 270 / 0,10 = 2 700 kg
Eau à ajouter = 2 700 − 1 000 = 1 700 kg ≈ 1,70 m³

Commande opératoire : Ajouter 1,70 m³ d'eau de process (ou co-liquide compatible) pour viser 10 % TS en phase 1.

Objectifs techniques de la phase 1

Stabilisation biochimique

Limiter les à-coups de fermentation et l'accumulation d'AGV en conduite « amortisseur »

Maîtrise du flottant lipidique

Gestion des mousses et séparation contrôlée des phases (flottants / liquide / lourds)

Limitation des inhibitions

NH₃ (via dilution/échange ionique) et H₂S (via fer réactif), sans ouverture du système

Production de phase liquide

Production d'une phase liquide intermédiaire transférable (citerne hermétique) vers les étapes aval

Médias internes de maîtrise

Zéolithe clinoptilolite

80 à 120 kg, amortissement NH₄⁺ (tampon)

Fer réactif

5 à 10 kg, précipitation des sulfures (HS⁻ → FeS)

Copeaux

30 à 80 kg, préfiltration structurante et protection fer/zéolithe

Régulation biologique orientée graisses

Les « régulateurs » proposés pour substrats graisseux visent notamment : dégradation des graisses, contrôle des fermentations, stabilisation microbienne, adsorption large spectre via biochar.

Consortium possible :

Pseudomonas pour graisses
Lactobacillus pour verrouillage acidogène
Clostridium pour filière anaérobie lipidique
Biochar comme tampon/adsorbant

Point de cohérence : L'absence de gypse dans le conteneur (risque sulfate → sulfures/H₂S), avec un usage uniquement possible en aval (post-traitement/structuration) sous contrôle.

Bioremédiation spécifique

Écosystème 1 : Consortium lipolytique

Cible prioritairement les inhibiteurs directement responsables des chutes de rendement en thermophile : LCFA, fraction grasse résiduelle, tensioactifs, hydrocarbures.

Consortium : Pseudomonas, Rhodobacter/Rhodospirillum, biochar

Écosystème 2 : Myco-actinomycètes

Barrière « micropolluants hydrophobes, médicaments, microplastiques » avec combinaison biodégradation/biotransformation + immobilisation.

Consortium : Pleurotus, Ganoderma, Aspergillus, Streptomyces, biochar

Écosystème 3 : Phyto-remédiation mycorhizée

Polissage final des flux résiduels : réduction NH₄⁺ mobile par nitrification, capture/stabilisation de certains métaux, diminution de pathogènes.

Consortium : Moutarde indienne, ray-grass, fougères, Glomus, Nitrosomonas/Nitrobacter