Analyse complète de l'élimination des boues dans le traitement des eaux usées

I. Définition et génération de boues

1. Définition
   Les boues se réfèrent aux résidus semi-solides ou solides générés pendant le traitement des eaux usées. Il se compose de débris organiques, de biomasse bactérienne, de particules inorganiques, de colloïdes et d'autres substances, caractérisées par une teneur élevée en humidité (initiale ≥99%), un contenu organique élevé et une biodégradabilité. Selon le Loi sur la prévention et le contrôle de la pollution de l'eau , Les boues sont classées comme sous-produit du traitement des eaux usées, à l'exclusion des dépistages, de l'écume et du grain.

2. Sources

   • Étapes de traitement :

• Prétraitement (par exemple, les écrans, les chambres de grain) produit des projections et du grain.
• Traitement primaire (Réservoirs de sédimentation primaire) génère des boues primaires.
• Traitement secondaire (réacteurs biologiques, clarificateurs secondaires) donne des boues activées.
• Traitement tertiaire (coagulation chimique, filtration) produit des boues chimiques.
  • Types d'eaux usées : Comprend des boues d'approvisionnement municipales, industrielles et d'eau.
  • Rendement : 5 à 10 tonnes de boues par 10 000 tonnes d'eaux usées (à 80% d'humidité), selon la qualité des influents et les processus de traitement.

3. Composition et risques
   Les boues contient des agents pathogènes, des métaux lourds (par exemple, le plomb, le cadmium), des polluants organiques persistants et d'autres contaminants. Une mauvaise manipulation peut entraîner une pollution secondaire (eutrophisation, lixiviation des métaux lourds).

Ii Méthodes et processus d'élimination des boues clés

Les objectifs principaux sont Réduction du volume, stabilisation, intention et récupération des ressources . Les étapes clés incluent épaississement, déshydratation, stabilisation, séchage et élimination finale .

1. Épaississant
   • But : Retirez l'eau interstitielle pour réduire le volume (teneur en humidité de 99% à 94–97%).
   • Technologies :

     Méthode	Avantages	Limites
     Épaississement de la gravité	Basse énergie, fonctionnement simple	Grande empreinte, libération de phosphore
     Flottement	Adapté aux boues diluées	Inconvénientsommation d'énergie élevée
     Centrifuge	Haute efficacité, compacte	Coûts de capital et de maintenance élevés

2. Désamination
   • But : Réduisez la teneur en humidité à 65 à 80% pour un transport plus facile.
   • Technologies :

• Méthodes mécaniques : Presses de filtre à courroie (pour les boues activées), les presses de filtre à plaque et le trame (humidité ≤ 60%), centrifuges (opération continue).
• Séchage naturel : Dépendant du climat, faible coût pour les petites plantes.
  • Étude de cas : Le projet de boues Shanghai Bailonggang utilise des presses de filtre à diaphragme à haute pression, en traitant 1 500 tonnes / jour; Les boues déshyphériques sont déchargeées ou incinérées.

3. Stabilisation
   • But : Dégrader les matières organiques, réduire les odeurs et les agents pathogènes.
   • Méthodes :

• Digestion anaérobie : Produit du biogaz (50–70% de méthane) mais nécessite des systèmes hermétiques.
• Compostage aérobie : Convertit les boues en humus pour l'agriculture.
• Stabilisation de la chaux : Inactivation rapide des agents pathogènes mais augmente le poids des boues.

4. Séchage
   • But : Atteindre 10 à 40% d'humidité pour la récupération des ressources.
   • Technologies :

     Méthode	Avantages	Limites
     Séchage thermique	Réduction à forte volume (90%)	Énergie élevée, émissions d'odeur
     Séchage solaire	À faible coût en carbone et à faible coût	Dépendant du climat, lent
     Micro-ondes	Séchage rapide et uniforme	Coûts d'équipement élevés

5. Disposition finale
   • Décharge : Simple mais nécessite des normes strictes (humidité ≤ 60%, biologiques ≤5%) et les risques de génération de lixiviat.
   • Incinération : Réduction complète du volume (10% de résidus de cendres) mais a besoin d'un traitement d'échappement.
   • Demande foncière : Boues compostées pour l'amélioration du sol, sous réserve de limites de métaux lourds.
   • Réutilisation des matériaux : Bricks Sludge (par exemple, le projet Guangdong Heyuan produit 36 ​​000 briques / an)

Iii. Comparaison technologique

Iv. Applications du monde réel

1. Centre d'élimination des boues du Jinjiang (Chine) :
   • Utilise des «séchage à la chaleur de turbines à la pression arrière», traitant 180 000 tonnes / an et produisant 36 000 briques / jour.
2. Projet Shanghai Bailonggang :
   • La plus grande installation de boues d'Asie; Désintégreuse à haute pression à 40% d'humidité, avec des boues utilisées pour les décharges / incinération.
3. Projet de gazéification de Chongqing :
   • Emploie une gazéification fluidisée pour convertir 100 tonnes / jour de boues en vapeur et électricité.

V. Technologies émergentes

1. Pyrolyse / carbonisation : Convertit les boues en biochar pour l'assainissement du sol ou le carburant (à forte intensité d'énergie).
2. Traitement à ultrasons : Améliore la déshydratation par cavitation (souvent combinée avec d'autres méthodes).
3. Technologie du plasma : Décomposition à haute température (pollution secondaire nul; utilisée en Suède / Japon).
4. Systèmes bioélectrochimiques : Dégradation microbienne avec production d'électricité (échelle de laboratoire).

Vi. Défis et recommandations

• Barrières techniques : Utilisation chimique élevée (par exemple, polyacrylamide), séchage à forte intensité d'énergie.
• Besoins politiques : Renforcer les normes de recyclage des boues (par exemple, Lignes directrices techniques pour le traitement des boues ) et promouvoir la réutilisation des cendres dans la construction.
• Optimisation des coûts : Encourager le co-traitement avec des usines de puissance / ciment à réduire les coûts.