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Séchage thermique des boues (HU)
Traduction anglaise : Thermic sludge drying
Dernière mise à jour : 27/07/2026
Étape possible du traitement des boues des stations d'épuration destinée à évacuer une partie de l'eau interstitielle par évaporation dans une étuve (figure 1).
Sommaire |
Intérêt du séchage thermique
Le séchage des boues poursuit différents objectifs complémentaires :
- Réduire la masse et le volume des boues, ce qui facilite leur stockage et leur transport ;
- Finir de stabiliser les boues, ce qui permet de réduire les nuisances olfactives et de les hygiéniser en partie ;
- Faciliter leur valorisation agricole (les boues séchées peuvent être utilisées comme co-produit en compostage) ou leur incinération (spécifique ou co-incinération, admission en fours de cimenterie).
Le séchage thermique est coûteux en énergie, il se pratique donc après une déshydratation mécanique, beaucoup moins coûteuse que l'évaporation (figure 2). Il n'est généralement employé que si le produit final doit être transporté sur de longues distances, ou, si les conditions de valorisation imposent que la teneur en eau des boues soit faible.
Le séchage thermique permet d'atteindre des gammes de siccité beaucoup plus élevées que la déshydratation. On distingue généralement trois types de séchage : 60% à 95% selon les procédés.
Nota : on évite les siccités comprises entre 40% et 60% (phase plastique), pour lesquelles les boues sont très visqueuses, collantes et difficiles à manipuler.
Différents types de séchage
On distingue trois types de séchage :
- le séchage direct ;
- le séchage indirect ;
- le séchage à basse température (avec notamment le séchage solaire).
Les séchages direct et indirects relèvent de technologies industrielles complexes, souvent difficiles à piloter, et coûteuses tant en investissement qu’en exploitation. Ils sont donc essentiellement installés dans des stations d’épuration de grande capacité (> à 150 000 EH). Les technologies de séchage direct et indirect incluent maintenant systématiquement des modules qui permettent d’obtenir une boue sous forme de granulés ou de pellets (granulés cylindriques de quelques millimètres de diamètre et un peu plus d’un centimètre de long), ce qui facilite la manutention des boues séchées et surtout limite fortement la production de poussières, insalubres et sources de risque d’auto-inflammation et explosion.
Nota : Certains procédés associent les séchage direct et indirect, on parle alors de séchage mixte.
Séchage direct
Les boues sont mises en contact direct avec des gaz de combustion chauds ; la chauffage se fait par convection ; le gaz de chauffage sert également à évacuer l'eau évaporée (figure 2) :
Selon les techniques (sécheur rotatif tubulaire, sécheur à lit fluidisé, sécheur flash, sécheur à soles étagées, sécheurs à bandes), les gaz sont chauffés à une température comprise entre 400 et 700°C.
Les boues séchées ont des teneurs en eau résiduelles comprises entre 85 et 95%. Le séchage direct est source de fumées malodorantes qui nécessitent un traitement spécifique ultérieur.
Dans certains procédés, une partie des boues séchées est réintroduite en tête d'installation avec les boues humides à traiter pour obtenir des siccités de l'ordre de 55% à 60% : cela permet d'avoir une boue granuleuse facile à manipuler et d'éviter la phase plastique. Cependant, ces procédés relèvent d’une exploitation souvent délicate.
Récemment, les besoins énergétiques importants requis pour le séchage et le coût de plus en élevé de l’énergie ont conduit à l’émergence de systèmes de séchage direct à basse température (inférieure à 90°C), réutilisant les chaleurs fatales ou celles issues de pompes à chaleur.
Séchage indirect
Les boues sont en contact avec une surface d'échange chauffée à la vapeur, le chauffage se fait par conduction, une circulation de gaz est nécessaire pour évacuer la vapeur d'eau produite (figure 3).
Les boues séchées ont des teneurs en eau résiduelles comprises entre 65 et 95% selon les conditions de fonctionnement. Les nuisances olfactives sont beaucoup plus limitées que dans le cas du séchage direct.
Ce principe se décline en un grand nombre de procédés techniques : sécheurs à couche mince, sécheurs à disques entiers ou partiels, sécheurs à segments, sécheurs à pales, sécheurs à vis, sécheurs à bandes.
Comme pour le séchage direct, et pour la même raison, une partie des boues séchées peut être réintroduite en tête d'installation.
Séchage à basse température
Il existe également des procédés de séchage à basse température, utilisant en particulier l'énergie solaire (Brison et al). Le séchage se fait sous des serres ouvertes ou fermées (figure 4). Les boues sont épandues de façon continue ou en andains, avec des épaisseurs de quelques centimètres. Elles doivent être régulièrement retournées pour éviter la formation d'une croute. Les siccités obtenues peuvent atteindre 60%, voire un peu plus.
Le séchage solaire a été confronté à de nombreuses contre-performances (siccité insuffisante, nuisances olfactives, etc), liées principalement :
- à la variabilité saisonnière des conditions météorologiques (manque d’ensoleillement en hiver, taux d’hygrométrie élevés, etc.) mal prise en compte lors du dimensionnement des installations,
- à des épaisseurs de boues traitées trop importantes (quelques dizaines de centimètres), ou encore à des surfaces de serres nettement insuffisantes (inférieures à 1 m2/10EH).
L’importance des surfaces de serres devenant rapidement importante pour de grandes quantités de boues à dessécher, un apport de chaleur supplémentaire peut s’avérer nécessaire. Il peut être effectué soit par la mise en place d’un plancher chauffant (une pompe à chaleur récupère les calories de l’eau de sortie de la station d’épuration par exemple), soit en chauffant l’air de la serre par le biais d’aérothermes.
Comme les températures atteintes sont beaucoup plus faibles, l’hygiénisation est moins efficace.
Bibliographie :
- Brison, C., Perret, J.M., Canler, J.P. () : Le séchage solaire des boues : État actuel de l’art et retours d’expérience ; Cemagref / FNDAE ; Document technique n° 36 ; 30 p. ; disponible sur www.fndae.fr
- Pimor, M. (2003) : Suivi de fonctionnement d'installations de séchage thermique de boues résiduaires urbaines ; rapport de projet de fin d'études Agence de l'Eau Artois-Picardie / École des mines de Douai ; 64p. ; disponible sur : https://consultation.eau-artois-picardie.fr/OAI_Docs/aegis/339/B_16908_(0.91Mo).pdf
Pour en savoir plus :
- Arlabosse, P. (2001) : Étude des procédés de séchage des boues urbaines et industrielles ; Etude RECORD n°99-0217/1A ; 188p. ; disponible sur : https://record-net.org/media/etudes/61/public/rapport/rapport-record99-0217-1a.pdf
