Treatment and valorization of sludge and septage in drying beds planted with reeds
Traitement et valorisation des boues et des matières de vidange par lits de séchage plantés de roseaux
Résumé
Sludge drying reed beds exist in France since the early 1990s and have been mainly developed for activated sludge treatment. Nevertheless, these systems often operate badly due to unadapted design and management strategy. The usual design for these facilities consists of 4 beds each being alternately fed during a week. Performances are low with a dryness around only 15% against 30 or 35% in Denmark where this technology is widespread. A better knowledge of the mechanisms will indisputably increase the potentiality of this process. Besides, taking into account the obligation of regulatory control of on-site wastewater treatment, communities are now facing larger volumes of septage. Therefore, one of the main idea of this study is to also use drying reed beds for septage treatment. Thus, 16 pilots of 2m² each and a fullscale plant (13 000 p.e., 8 beds of 470m² in operation for 4 years) have been monitored to study the influence of the sludge quality (activated sludge thickened or not, septage and a mixture of both), the sludge loading rate, and the load frequency on the dewatering and mineralization efficiencies. Two filtration media were pre-selected from lab-scale experiments. The pilots were fed at a loading rate of 25-30 kgDM.m-2.yr-1 during the first year of operation (commissioning period). We assessed hydraulic behaviour (infiltration rate, outflow), O2 and CO2 relative concentrations in the filtration media, redox potential, pollutants removal and dry matter content during the whole study. Design and management recommendations gained from the experiments results are suggested. We estimated the rheological quality of the extracted sludge from full scale beds. Results show that it has better mechanical properties than other sludge of comparable dry matter content. This points out the beneficial effects of the rhizosphere activity on the sludge humification and cohesion, making its spreading easier.
Les lits de séchage de boues plantés de roseaux [LSPR] existent en France depuis le début des années 1990. Ceux-ci ont principalement été développés pour le traitement de boues issues de station boues activées en aération prolongée. Cependant, ce procédé est trop souvent associé à des problèmes de dysfonctionnements liés à des dimensionnements et des gestions mal maîtrisés. En effet, les installations souvent composées de 4 lits souffrent de performances insuffisantes avec une siccité qui avoisine seulement 15 % contre 30, voire 35 % au Danemark où la technique est largement répandue. Une meilleure connaissance des divers mécanismes en jeux contribuerait sans conteste à accroître les potentialités de cette filière. En outre, avec la mise en place croissante de SPANC, l'augmentation future du flux de matières de vidange à traiter nous a également amené à transposer ce procédé vers ce type de produit. Pour cela le suivi de 16 pilotes de 2 m² en phase de démarrage et d'une installation de taille réelle de type « boues activées en aération prolongée » (13 000 EH, 8 lits de 470m² en fonctionnement depuis 4 ans) a permis d'étudier l'influence de différentes qualités de boues (boues activées épaissies ou non, matières de vidange), de la charge organique, et de la fréquence d'alimentation sur les performances de déshydratation et de minéralisation. Deux matrices de filtration (sable grossier ou compost) présélectionnées en laboratoire, ont été testées sur les pilotes alimentés à une charge de 25-30kgMS.m.-2.an-1 lors de la première année de fonctionnement (phase de démarrage). Le comportement hydraulique (vitesses d'infiltration, débits de ressuyage), les concentrations en 02 et CO2 dans le média filtrant, le potentiel redox, les performances de filtration, de dessiccation et de minéralisation ont été évaluées tout au long de l'expérimentation. L'étude a ainsi permis d'apporter des éléments directement applicables tant au niveau d'une optimisation du dimensionnement que de la gestion. Enfin, la caractérisation rhéologique des boues extraites des lits de séchage plantés de roseaux de taille réelle présentent des qualités mécaniques qui excèdent celles de boues de siccités comparables. Ceci souligne l'effet bénéfique de la rhizosphère sur l'humification et la structuration des boues qui rendent ainsi plus aisé et homogène leur épandage.