Réduction des boues : Etudes des cas de Saumur et Bruxelles-N

Merzak BELKHODJADirection Technique Veolia Water

XIIème Colloque AQUATECH – LIMOGES13 octobre 2005

Concept BioTHELYS® basé sur l’hydrolyse thermique

AMONTHydrolyse thermique

« THELYS »165-175°C10-15 bars

40-60 minutes

AVALTraitement Biologique

« Bio »+

Amélioration de la biodégradabilité des boues

Optimisation de l’abattement des MV

> Principe :

BioTHELYS®

> Pourquoi une Hydrolyse thermique en phase concentrée?Hydrolyse: pour réduire la quantité de boues à évacuerThermique: pour garantir une qualité de boues hygiéniséePhase concentrée: pour diminuer la taille des équipements

CAMBI (Norvège)> Domine le marché de l’hydrolyse thermique depuis 10 ans> Applications :

• Boues d’épuration• Déchets ménagers

> Références • 15 environ – Principalement en Europe du nord• Les plus importantes : Dublin (36 000 TMS/an) – Bruxelles N (20 000 TMS/an) - Brisbane

VEOLIA WATER SYSTEMS (France)> Présence récente> Applications :

• Boues d’épuration> 2 références à venir en France

Les constructeurs

Epaississement / Déshydratation

Hydrolyse thermique THELYS®

Turbo-digestion mésophile

Filtre-presse sécheur INOS®

Oxydation Voir Humide ATHOS®

Incinération PYROFLUID®Déshydratation

Évacuation

Déshydratation

Déshydratation

Séchage thermique

Déshydratation

Filières de traitement par hydrolyse thermique

1 1 -- Hydrolyse poussée à 150Hydrolyse poussée à 150--165°C et sous pression de 165°C et sous pression de boues déshydratéesboues déshydratées..

2 2 –– «« TurboTurbo--DigestionDigestion » anaérobie mésophile à forte » anaérobie mésophile à forte chargecharge

Deux étapes «Deux étapes « clésclés »»

BIOTHELYS® Configuration Digestion

Hydrolyse ThermiqueRéduction de bouesRéduction de bouesSolubilisation des Matières en SuspensionSolubilisation des Matières en Suspension

Boues hydrolyséesBoues hydrolyséesAmélioration de la biodégradationAmélioration de la biodégradationBoues complètement stériliséesBoues complètement stériliséesBoues à faible viscositéBoues à faible viscosité

Sécurité du procédéSécurité du procédéUtilisation de la vapeur d’eau uniquement !Utilisation de la vapeur d’eau uniquement !Organes de sécuritéOrganes de sécuritéFonctionnement automatiséFonctionnement automatisé

Récupération EnergieRécupération EnergieCombustible chaudière à vapeur : 100% biogazCombustible chaudière à vapeur : 100% biogazCogénération (biogaz en excès)Cogénération (biogaz en excès)Préchauffage des boues par recyclage de vapeurPréchauffage des boues par recyclage de vapeur

THELYS® Présentation

Turbo - DigestionRéduction de la taille des équipementsRéduction de la taille des équipementsBoues d’alimentation à 12%, TS de 15 joursBoues d’alimentation à 12%, TS de 15 joursPas d’équipements de chauffage des bouesPas d’équipements de chauffage des boues

Minéralisation et production de biogazMinéralisation et production de biogazImportante minéralisation des matières volatiles Importante minéralisation des matières volatiles Importante production de biogaz Importante production de biogaz

DéshydratationDéshydratationDéshydratation plus aisée jusqu’à 30% minimum par centrifugationDéshydratation plus aisée jusqu’à 30% minimum par centrifugation, sans chaux, sans chaux

Qualité des boues produitesQualité des boues produitesBoues Boues hygiéniséeshygiéniséesBonne qualité agronomique (abattement de N, diminution P disponiBonne qualité agronomique (abattement de N, diminution P disponible)ble)Très bonne tenue en tas, excellente structure, sans odeurTrès bonne tenue en tas, excellente structure, sans odeur

THELYS® Présentation

THERMAL HYDROLYSIS

Thermal Hydrolysis

15 - 16% DS sludge

15 - 16 % SS sludge

15 - 16% DS sludge

10 - 12% SS sludge> Solubilisation DCO, N, P > Biodégradabilité> Fludisation > Lyse Cellulaire / Abatt MES> Hygiénisation

Capacité STEP: 50 000 EH 30 000 EH

Capacité THELYS : 1 600 tMS/an 950 tMS/an

Capacité THELYS : 4 400 kg MS/j 2 600 kg MS/

Débit de boues : 1,3 m3/h 0,8 m3/h

Réacteurs : 2 2

Taille réacteur : 4,6 3,1

Qualité boues : faible charge+ graisses faible charge + graisses

Conc. boues : 16% 16%

MV : 65% 65%

Fonctionnement : 7700 h/an 7500 h/an

Volume Digesteur : 500 300

M.E.R. : 2006 2006/2007

Saumur Saumur (France)(France)

Château Château GontierGontier(France)(France)

THELYS® Références THELYS®

Procédé THELYS®

bouescentrifugation

Gazomètre

Digesteur

Chaudière à vapeur

Eau

Bâche d’alimentation

Eau

dere

f roid

i sse

men

t

Bac tampon

P-51

BiogazEauVapeur viveVapeur de flashBoues

Chaudière à eau

Fuel

Eau chaude

Stockage

centrifugation

Electricité

BIOTHELYS® : SAUMUR

RECUPERATION D’ENERGIE : Cas 2 réacteurs

Vapeur viveBoues brutes

Boues hydrolysées

Etape 0 : Réchauffage boues B

de 10 à 165°C

BA

Boues brutes

Boues hydrolysées

Vapeurflash

Etape 1 : Préchauffage Boues A

de 10 à 85°C

A B

Vapeur vive

Boues brutes

Boues hydrolysées

Etape 2 : Réchauffage Boues A

de 85 à 165°C

A B

Boues hydrolysées

B

Etape 3 : Préchauffage Boues B

de 10 à 85°C

Boues brutes

Vapeur flash

A

BIOTHELYS® : SAUMUR

Vapeurflash

Boues brutes

Boues hydrolysées

Vapeur vive

Etape 0 : Réchauffage boues C

de 10 à 165°C

BA C

Vapeur viveBoues brutes

Boues hydrolysées

Etape 1 : Préchauffage Boues A

de 10 à 85°CRéchauffage de 10 à 165°C

BA

Vapeur vive

C

Boues brutes

Boues hydrolysées

Etape 2 : Préchauffage boues C

de 10 à 85°CRéchauffage Boues A

de 85 à 165°C

A B C

Vapeurflash

Etape 3 : Préchauffage Boues B

de 10 à 85°CRéchauffage des boues C

de 85 à 165°C

Boues brutes

Boues hydrolysées

A B C

Vapeurflash

Vapeur vive

THELYS® Présentation

RECUPERATION D’ENERGIE : Cas 3 réacteurs

CYCLE DE FONCTIONNEMENT THELYS

> Remplissage 25 mn> Détente Flash 20 mn> Alimentation vapeur vive 25 mn> Réaction 30 mn> Détente Flash 20 mn> Vidange 25 mn> Espace 05 mn

150 mn

150 mn < durée de cycle < 200 mn

THELYS® Présentation

THELYS® Présentation

N-BRUSSELS PROJECT

CapacityCapacity : : 1.1 M PE 1.1 M PE -- 26 500 TDS/y26 500 TDS/y

Water treatment wanted Water treatment wanted :: C, N, P C, N, P

Sludge treatmentSludge treatment typetype wantedwanted : : Thermal Destruction/Thermal Destruction/OxidationOxidation

Sludge particular contextSludge particular context: : No No Incineration Incineration on siteon site

Procédé CAMBI

Procédé Hydrolyse thermique : Cambi

N-Brussels Case Study : Sludge TreatmentWater Treatment Clarification

Municipal sludge 16% DS, 73% VM

Dewatering

Thermal HydrolysisHydrolysed sludge 16%DS, 12%SS, 73%VM

Digestion Digested sludge 12%DS, 7.7%SS, 53%VM

Wet Air OxidationMineral sludge10% DS - <5% VM

Landfill

Dewatering/dryingMineral sludge95% DS - <5% VM

Techno-sand

Landfill / Re-Use

24 m3/h

BrusselsBrussels North Sludge Treatment North Sludge Treatment : : InterestInterest of Thermal of Thermal Hydrolysis Hydrolysis & Digestion & Digestion before before WAOWAO

Dewatering160 gDS/L

Thermal Hydrolysis

Turbo-digestion

Wet Air

Oxidation

Drying

Filter-Press

2 x 12 m3/h

Thickening40 gDS/L

Wet Air

Oxidation

Techno-sand

Landfill / Re-Use

Drying

Filter-Press

96 m3/h8 x 12 m3/

N-Brusselssludge

treatment

8 000 MWh/y

1 450 kg/h

24 m3 /h

TH+D+WAO

23 000 MWh/yElectricity

3 870 kg/hOxygen need

96 m3/hDesign volume

WAO

N-Brussels WWTP : Heat Recovery

Dewatering

Thermal Hydrolysis

Landfill

Dewatering/drying

Digestion

Wet Air Oxidation

Water Treatment Clarification

BiogasSteam Steam GeneratorGenerator

Steam

2 x 1500 kW 2 x 1500 kW Steam

2 500 kW2 500 kW

2 000 kW2 000 kW Hot Hot WaterWater

2 000 kW2 000 kW

SelfSelf--sustainingsustaining

7 000 kW7 000 kW

Flash Flash steamsteam

2 500 kW2 500 kW

BuildingsBuildingsHeatingHeating

Water Water BoilerBoiler

5 000 kW5 000 kW

ElectricityElectricity

Filière boues> Abattement MES: 45 – 50% - Abattement MV: 50 – 55%> Digesteur: 3 à 4 fois plus petit qu’un digesteur méso classique> Production CH4: + 50% environ / digesteur méso classique> Déshydratation sans chaux: siccité > 25-30% en filtre-bande (Cambi-Naestved)

> 30-35% en centrif> 35-40% en filtre-presse

Filière Eau> dégradation de la qualité d’eau traitée (DCO soluble dure et N organique dur)> MAIS normes de rejet respectées

Réduction du volume de bouesProduit final: Hygiénisées, sans odeur, TB tenue en tas, TB structure

Valorisation biogaz voire chauffage batiment / production électricité

Conclusions