fndae_36_chap_1_2

Le schage solaire des boues :

Etat actuel de lart et retours dexprience

3

Document technique n 36

C. Brison J.M. Perret J.P. Canler

Dpartement Ecotechnologies

Thme de recherche Technologie et procds pour leau et les dchets

Unit de recherche Milieux Aquatique, Ecologie et Pollutions

Groupement de Lyon

3 bis, Quai Chauveau - CP 220

69336 LYON cedex 09

Tl. 04 72 20 87 87 - Fax 04 78 47 78 75





4

Llaboration de ce document de synthse est le fruit dun travail collectif dont une grande partie est

le rsultat du travail de fin dtude de Mlle Camille BRISON (Elve ingnieur de lINSA de Lyon). Nous tenons

aussi remercier toutes les personnes que nous avons contactes et rencontres lors de cette tude sur le

schage solaire en France pour leur disponibilit, leur accueil et les informations communiques sur le sujet,

avec en particulier :

- Pour les six constructeurs de serres solaires :

Constructeurs Personnes rencontres

Degrmont / France Assainissement

M. William KOBEL

M. Claude TINANT

M. Damien KUNTZ

Saur / Stereau M. Fabrice NAULEAU

M. Mathieu BOILLOT

Ternois M. Olivier BERNAT

M. Thierry POVEDA

Thermo System M. Tilo CONRAD

M Vianney LAROYENNE

OTV / MSE M. Pierre GIRODET

M. Jrme PANNEJON

Vinci Construction France M. Denis RAGUIN

M. Jrmie DOUILLARD

- les nombreux exploitants rencontrs lors des visites et tous ceux ayant pris le temps

de rpondre notre enqute ; avec plus particulirement Mr Luc PATOIS (station dpuration de

Reignier) pour sa connaissance approfondie du systme,

- les matres douvrages des sites visits,

- Mr Didier COLIN de lAgence de lEau Rhin-Meuse

- le bureau dtudes LOREAT

- et Mr Cyril MANGIN du SDEA



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Chapitre 1 - Prambule ..................................................................................... 11

1. Intrt du procd.......................................................................................................... 11

2. Matriel et mthode........................................................................................................ 13

Chapitre 2 - Le schage solaire proprement dit ................................................ 15

1. Principe du schage solaire ............................................................................................. 15 a. Les diffrentes tapes du schage de la boue ............................................................. 15 b. Fonctionnement gnral dune serre........................................................................... 16

2. Diffrents types de serres ............................................................................................... 18 a. Serre ouverte............................................................................................................ 18 b. Serre ferme ............................................................................................................ 19

3. Elments de conception prendre en compte. ................................................................. 20 a. Choix des matriaux utiliser .................................................................................... 20 b. Ventilation ................................................................................................................ 21

4. Principales bases de dimensionnement et performances escomptes ................................. 22 a. Rappel du principe .................................................................................................... 22 b. Dimensionnement ..................................................................................................... 22 c. Performances et garanties ......................................................................................... 26

5. Diffrents mcanismes contrler ................................................................................... 28 a. La fermentation : processus anarobie ....................................................................... 29 b. Le compostage : processus arobie............................................................................ 29 c. La dsodorisation ...................................................................................................... 31 d. La scurit du personnel............................................................................................ 32

Chapitre 3 - Etat du parc sur le plan national.................................................... 35

1. Implantation du schage solaire en France....................................................................... 35

2. Evolution du schage solaire en France............................................................................ 37

3. Crneau dapplication du schage solaire : ....................................................................... 39

Chapitre 4 - Etat de lart.................................................................................... 41

1. Des systmes diffrents disponibles sur le plan national.................................................... 41 a. Prsentation gnrale................................................................................................ 41 b. Prsentation des spcificits de chaque procd ......................................................... 44

2. Fonctionnement des diffrents systmes.......................................................................... 46 a. Alimentation de la serre en boues .............................................................................. 46

Sommaire



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b. Caractristiques et fonctionnement des retourneurs ....................................................47 c. Recommandations des constructeurs ..........................................................................49

Chapitre 5 - Approche conomique....................................................................50

1. Cot dinvestissement......................................................................................................51

2. Cot dexploitation et de fonctionnement..........................................................................52 a - Cots dexploitation. .................................................................................................52 b Cots de fonctionnement .........................................................................................53

Chapitre 6 - Les retours dexprience : rsultats de lenqute ..........................57

1. Reprsentativit de lchantillon trait .............................................................................57

2. Interprtation de lenqute ..............................................................................................59

3. Principaux avantages de cette filire exprims par lexploitant de linstallation ....................62

4. Principaux inconvnients de cette filire exprims par lexploitant de linstallation ...............63

5. Taux de satisfaction de la filire .......................................................................................64 a. Satisfaction gnrale..................................................................................................64 b. Satisfaction suivant le procd : serres en fonctionnement au 1/01/2008......................64

6. Solutions apportes avec efficacit...................................................................................66

Conclusion .........................................................................................................67

Bibliographie......................................................................................................70

Annexe : Liste de rfrences..............................................................................73



7

Lors du traitement des eaux uses, les stations

dpuration rejettent une eau conforme au respect

de la qualit du milieu rcepteur et produisent des

boues dont llimination devra tre tudie. Du

fait de laugmentation continue de la population

mais galement de la rglementation qui se fait

de plus en plus exigeante (loi sur leau du 3

janvier 1992 complte par la loi du 30 dcembre

2006), la production totale de boues en France

crot dannes en annes. Elle tait de 1,3 millions

de tonnes de matire sche (MS) en 2005 et elle

est estime 1,8 million de tonnes de MS en

2009, soit 38 % de plus en 5 ans. [1]

Sous produit de l'assainissement, les boues

d'puration urbaines sont considres comme des

dchets sur le plan juridique. Leur devenir est

encadr par les dispositions du dcret n97-133

du 8 dcembre 1997 relatif l'pandage des

boues issues du traitement des eaux uses. La loi

n75-633 du 15 juillet 1975 relative l'limination

des dchets et la rcupration des matriaux

institue que toute personne qui produit [] des

dchets est tenue d'en assurer ou d'en faire

assurer l'limination []. Il incombe par

consquent aux dtenteurs de la comptence

assainissement, c'est--dire les collectivits et les

exploitants de stations d'puration, de mettre en

uvre des filires de traitement des boues qu'ils

produisent.

Schma 1 : Evolution des caractristiques des boues en fonction de leur siccit

Introduction



8

Il existe trois principales destinations pour les

boues d'puration :

l'enfouissement technique :

Dans le cadre de la loi sur leau du 3 janvier 1992,

les boues ne devaient plus tre admises en Centre

de Stockage des Dchets Ultimes (CSDU,

anciennement dnomms dcharges ou Centre

dEnfouissement Technique) depuis juillet 2002

mais la circulaire europenne du 26 avril 1999 a

repouss cette chance en planifiant la rduction

progressive de la mise en dcharge des dchets

municipaux biodgradables (dont les boues

dpuration) avant interdiction totale en 2015. En

effet, les boues ne constituent pas un dchet

ultime puisquelles sont valorisables. [2]

l'incinration ou la co-incinration :

Les boues sches, grce leur fort PCI (Pouvoir

Calorifique Infrieur) peuvent tre utilises

comme combustible en valorisation thermique

(chauffage de btiments ou autres).

l'pandage agricole :

Il constitue une filire alternative aux prcdentes

solutions essentiellement liminatrices : aprs

ventuellement un traitement spcifique (chaux,

), les boues sont notamment recycles en

agriculture en tant que matires fertilisantes dans

une proportion qui atteignait 60% en 2000 en

France (source : Institut Franais de

l'ENvironnement (IFEN)).

Schma 2 : Les diffrentes filires possibles de traitement des boues urbaines

Actuellement, les collectivits disposent dun

grand nombre de procds traditionnels, qui

permettent de rduire puis de concentrer et/ou

stocker les boues diffrentes siccits. Bien que

lessentiel de loffre dans le domaine du traitement

des boues concerne aujourdhui les procds

traditionnels, on observe depuis une quinzaine

dannes un engouement des dcideurs pour des



9

techniques innovantes, plus cologiques, mais

aussi plus conomiques en exploitation car

conomes en nergie et en ractifs. Il peut

notamment tre cit les lits de schage plants de

roseaux et le schage solaire.

Ce dernier procd fait appel une nergie

renouvelable, inpuisable et gratuite. Par son

fonctionnement extensif, le schage solaire est

particulirement adapt en France aux petites et

moyennes stations. A ltranger, des installations

beaucoup plus importantes sont recenses (> 500

000 EH). Ce procd permet de rduire le volume

des boues afin de faciliter leur stockage et leur

transport en liminant une partie de leau quelles

contiennent.

Les premires serres de schages solaires ont t

installes en France au dbut des annes 2000.

On dispose dsormais de plusieurs rfrences

significatives et dun recul de quelques annes

pour en apprcier les performances relles et pour

en prciser les limites. Cest pourquoi une tude

nationale sur le schage solaire des boues a t

initie par lAgence de lEau Rhne Mditerrane

& Corse, ceci afin de faire le point sur cette

technologie. Ce systme tant rcemment en

plein essor, le Cemagref de Lyon a pris en charge

cette tude dont le but est dtablir un document

de synthse comprenant un tat actuel de lart

ainsi quun retour dexpriences.



11

CHAPITRE 1

1. INTERET DU PROCEDE

Diffrentes techniques de dshydratation sur station dpuration sont disponibles pour la filire de

traitement des boues avant leur exportation hors du site.

Principaux procds Siccits attendues en sortie du dispositif

Epaississeur (statique ou hers) 2,5 - 5% pour des boues biologiques

5 - 10% pour des boues primaires

Table ou tambour d'gouttage

avec conditionnement chimique 5 - 10%

Flottateur

avec conditionnement chimique 4% environ

Filtre bande

avec conditionnement chimique 15 - 20%

Centrifugeuse

avec conditionnement chimique 20% environ

Filtre-presse

25 - 28% pour un conditionnement avec des

polymres de synthse

30 - 35% pour des boues chaules

Lits de schage plants de roseaux

(schage naturel)

15 - 25% dpendant des conditions

mtorologiques et des pratiques d'exploitation

Schage solaire Flexible* (60 - 90%)

Normalement 70 -75%

Scheur thermique 60 - 92%

* : fonction de la disponibilit foncire, des objectifs de siccit recherchs

Tableau 1 : Siccits finales attendues par type de traitement [3]

PREAMBULE



12

Actuellement, la siccit la plus leve est obtenue

par le schage thermique intensif. Les scheurs

industriels possdent une grande capacit de

traitement mais saccompagnent pour cela de

dpenses importantes dnergie, et ncessitent

une haute technicit pour son exploitation. De par

les cots dinvestissement des modles mis sur le

march et les contraintes dexploitation quil

gnre, le schage thermique reste adapt aux

gisements de boues importants, de plusieurs

milliers de tonnes par an, cest--dire pour des

stations dpuration de plus de 50 000 EH de

capacit.

La majorit des stations sont de taille infrieure

au seuil de rentabilit de tels scheurs. Le

traitement des boues par lits de schage plants

de roseaux quant lui concerne les stations de

taille infrieure 2 000 EH, sauf quelques

exceptions. Le schage solaire, par son

fonctionnement extensif, permet dapporter une

rponse pour les stations de tailles intermdiaires,

comprises entre 2 000 et 50 000 EH. Certains

constructeurs peuvent proposer le schage solaire

pour des stations de taille plus importante mais

cette dmarche correspond du cas particulier. Il

est alors ncessaire davoir une emprise au sol

consquente qui permette de satisfaire le

dimensionnement requis. Dans certaines rgions,

le cot du foncier peut rapidement tre trs lev,

et dautres technologies (schage thermique)

peuvent tre en concurrence directe mais il

conviendra dtudier les cots dinvestissement et

de fonctionnement.

Lobjectif principal du schage solaire est

lobtention dune siccit leve, de 70 80 %

environ, afin de limiter les volumes et les masses

de boues transporter et donc les cots

dvacuation (facteur de rduction compris entre

3 et 5).

Les avantages du schage solaire sont nombreux :

Les boues sches peuvent tre acceptes

dans diverses filires dlimination : CSDU

(Centre de Stockage des Dchets Ultimes),

compostage, valorisation agricole, ou

valorisation thermique en incinration, co-

incinration avec les ordures mnagres.

Ainsi, si les boues sont temporairement non

conformes ou que le plan dpandage est

abandonn par exemple, elles peuvent alors tre

incinres. Et si la filire dlimination alternative

est loigne, le schage aura permis de rduire

considrablement les transports ncessaires et

donc leurs cots dlimination.

Ce procd permet galement de faire face

une ventuelle volution de la lgislation dans

le futur. La loi sur leau de 1992 prvoit dj

linterdiction de mettre les boues de station

dpuration en dcharge dici 2015,

cependant, le schage solaire permet

lutilisation des autres filires dlimination

cites ci-dessus.

Les serres proposes peuvent tre

dimensionnes pour permettre le stockage

dune anne de production de boues, point

intressant pour lpandage agricole o leur

vacuation nest possible quune deux fois

par an.

En optant pour une siccit leve, on facilite

leur manutention ainsi que leur stockage. En

effet, elles peuvent tre stockes

temporairement sans risque dvolution

(fermentation ou compostage) en prenant de

simples prcautions.

Le produit obtenu est souvent attrayant pour

le monde agricole autant pour son aspect que

pour lpandage, facilit par la structure

granule des boues sches (utilisation de

matriels agricoles classiques comme par

exemple un pandeur dengrais).

Une serre est une structure imposante mais

elle sintgre plus facilement dans

lenvironnement et est donc gnralement

bien accepte par le voisinage.

En gnral, les serres ont t conues pour

fonctionner de faon la plus autonome

possible : alimentation en boues, gestion de

la ventilation, brassage quotidien des boues

sont souvent automatises.

De plus, cette technologie utilise une source

dnergie renouvelable, le soleil, et permet de

diminuer les volumes de boues transporter

et donc les missions de CO2. Elle sinscrit

donc tout fait dans la dmarche de

dveloppement durable et de protection de

lenvironnement, proccupation dactualit

lchelle mondiale.



13

Cependant, quelques limites existent

limplantation dun schage solaire :

Les performances de la serre dpendent du

climat, il faut donc bien veiller adapter le

dimensionnement par rapport au lieu de

limplantation de la serre et notamment de sa

capacit vaporatoire.

Il sagit dun procd consommateur de

surface, il est donc ncessaire davoir une

disponibilit foncire leve, ce qui peut

savrer onreux, voire impossible.

Le choix du site doit galement tenir compte

de son environnement compte tenu de

lventuelle production dodeurs un moment

donn, do une prise en compte des vents

dominants et de la prsence dhabitations

proches. De plus, limplantation de la serre

devra se situer dans un secteur sec o

lensoleillement est maximum.

Certains constructeurs proposent dailleurs

linstallation dune dsodorisation continue,

biologique ou physico-chimique. Cette

technologie est coteuse et ajoute une

consommation dnergie supplmentaire ce

qui altre un peu limage de technologie

propre .

Le schage des boues fonctionne trs bien en

t alors quen hiver, la serre ne joue souvent

quun rle de stockage. De plus, la plus

grande partie des boues sches nest

disponible en sortie de serre que durant la

priode la plus favorable, soit 6 8 mois par

an.

Cette dernire remarque nest pas valable

pour toutes les serres commercialises

actuellement, en particulier les serres

quipes dun plancher chauffant.

2. MATERIEL ET METHODE

Cette tude sur le schage solaire des boues a

t initie par lAgence de lEau Rhne

Mditerrane & Corse et finance par cet

organisme et le Cemagref. Ce systme tant

rcemment en plein essor, le Cemagref de Lyon,

en raison du thme de recherche Evaluation de

procds nouveaux , sest associ ce sujet afin

dtablir un document de synthse comprenant un

tat actuel de lart ainsi quun retour

dexpriences.

La dmarche retenue pour cette tude a t

la suivante :

des recherches bibliographiques ainsi que des

visites de stations dpuration quipes de

serre de schage solaire des boues

des rencontres avec les diffrents

constructeurs de ce procd. Ils sont au

nombre de six sur le plan National : Thermo-

System, Degrmont-France Assainissement,

Saur (Stereau), Ternois - Huber Technology,

Veolia - MSE et Vinci - Sogea. Chacun nous a

prsent son systme plus ou moins en

dtails : le dimensionnement, le

fonctionnement, les particularits de leurs

installations et expliqu les diffrents choix

techniques quils ont fait. Ces changes avec

les diffrents constructeurs nous ont permis

dacqurir une premire base de

connaissances techniques.

Etablissement dune liste complte des

rfrences de schage solaire en France

comprenant lanne de mise en service, la

taille de la station en quivalent habitant

(EH), les tonnes de matire sche appliques

la serre chaque anne et dautres

particularits. Cette liste est prsente en

annexe de ce document.

Une enqute a ensuite t envoye tous les

exploitants des stations dpuration munies de

schage solaire (une centaine). Cette

enqute, relativement succincte, avait pour

but de collecter des informations sur

lexploitation des serres ainsi que la position

personnelle de lexploitant sur son systme :

avantages, inconvnients et points amliors

depuis le dmarrage de linstallation.

Chaque constructeur nous a conseill des

sites visiter, leurs rfrences en matire de

schage solaire, mais galement les sites o

ils ont rencontr quelques problmes. Nous

avons alors visit vingt sites en prenant soin



14

daller voir au moins deux serres de chaque

constructeur :

Thermo-System : Chazelles sur Lyon (42),

Peyruis (04) et Naveil (41).

Degrmont - France Assainissement :

Reignier (74), Vesoul (70), Brumath (67),

Biesheim (67) et Folschwiller (57).

Saur (Stereau) : La Couture Boussey (27)

et Saint Vallier (26).

Ternois - Huber Technology : Saint Maurice

de Beynost (01), Bonneval (28), Rodemack-

Evange (57), Gunstett (67) et Taradeau-

Vidauban (83).

Veolia - MSE : Saint Paul trois Chteaux

(26), Chateaulin (29) et Richemont (57).

Vinci Sogea : La Bazoge (72) et Les Arcs

Sur Argens (83).

Grce aux discussions avec les exploitants,

ces visites nous ont permis dobtenir plus de

dtails sur le fonctionnement rel de ces

systmes.

Aprs lexploitation dune cinquantaine de

rponses notre premire enqute, une

seconde enqute a t initie pour une

meilleure interprtation des rponses

apportes lors de lenqute prcdente.

A partir des diffrents contacts avec les

constructeurs, les exploitants et dautres

organismes plus spcialiss sur le sujet tels que

lAgence de lEau Rhin-Meuse et le Syndicat Des

Eaux et de lAssainissement du Bas-Rhin, cette

synthse sur le sujet a pu tre ralise.



15

CHAPITRE 2

1. PRINCIPE DU SECHAGE SOLAIRE

a. LES DIFFERENTES ETAPES DU SECHAGE DE LA BOUE

Leau contenue dans la boue prsente trois

principaux tats pour lesquels lnergie ncessaire

son limination est croissante :

leau libre : eau situe entre les flocs.

Cet tat reprsente environ les 2/3 de leau

prsente dans les boues extraites du fond du

clarificateur. Lpaississement et la

dshydratation suffisent son limination.

leau lie : eau absorbe chimiquement ou

physiquement au floc (de lordre de 20 %).

leau interne : eau intracellulaire.

Reprsentant moins de 10 % de leau initiale,

cette eau demande une nergie particulirement

importante pour tre vacue.

Le schage permet dapporter cette nergie et

permet lvacuation dune grande partie de leau

lie et interne. Il vient donc complter les

procds de dshydratation mcanique raliss

lamont (cf. tableau 1).

Schma 3 : Evolution des cintiques de schage

LE SECHAGE SOLAIRE PROPREMENT DIT



16

Le schma 3 ci-dessus reprsente lallure de la courbe de schage qui donne la vitesse de schage

(en kilogramme deau vapore par jour) en fonction du temps.

Au dbut, les boues fraches introduites dans la

serre se rchauffent jusqu atteindre la

temprature ambiante de la serre (temprature

suprieure lair extrieur en raison de leffet de

serre et de lactivit biologique au sein de la

boue). Cette priode de mise en temprature est

gnralement trs courte par rapport au temps

total de schage.

La deuxime phase de schage se traduit par un

rgime dit superficiel , le schage seffectue

par vaporation de leau disponible en surface.

Cette phase perdure tant que la surface est

alimente de manire suffisante en eau venant de

lintrieur des boues.

Enfin, une phase de ralentissement commence

quand les boues atteignent leur seuil

dhygroscopicit, cest--dire que leau restante

dans les boues ne peut plus remonter en surface.

Le front de schage qui se trouvait en surface

migre vers lintrieur de la boue. Plus ce front de

schage se situe loin de la surface externe des

boues, plus la vitesse de schage ralentie.

Cest pourquoi, les constructeurs de serres

solaires ont conu diffrents systmes de

retournement du lit de boues dont lobjectif est de

maintenir la boue dans la phase dvaporation

optimale. Pour cela, lappareil casse la crote de

boue qui se forme en surface lorsque le front de

schage se dplace vers lintrieur de la boue et

renouvelle la surface de boue en contact avec

lair. En effet, la formation dune crote empche

les changes thermiques davoir lieu. De plus, lors

du schage, les boues passent dune texture plus

ou moins pteuse, aux alentours de 16 % de

siccit ou plus, une structure en granuls. La

surface dchange air-boue sen trouve

augmente, ce qui peut compenser en partie la

phase de ralentissement. [3] et [4].

Siccit (%) Structure des boues Risques

16 - 35 boues potentiellement

pteuses fermentation anarobie

35 - 70 boues granules compostage si la temprature

augmente

> 70 boues sches -

> 80 boues sches poussires

Tableau 2 : Risques en fonction de la siccit et de la texture de la boue

Le retournement rgulier des boues dans la serre permet galement de maintenir des conditions arobies au

sein de la boue.

b. FONCTIONNEMENT GENERAL DUNE SERRE

Lobjectif du schage solaire est dvaporer

leau contenue dans la boue. Le taux

dvaporation est fonction de la quantit deau

que lair peut stocker ; Les possibilits de schage

diminuent lorsque lhumidit de lair augmente.

Les facteurs mtorologiques qui favorisent

lvaporation sont principalement les suivants :

temprature leve, humidit relative faible (air

non satur au voisinage de la surface

vaporante), vitesse et mouvement du vent



17

(renouvellement de lair proximit de la zone

dvaporation). La structure mme de la serre

permet demmagasiner de la chaleur et davoir

une temprature de lair et des boues plus leves

que les tempratures ambiantes. Les boues elles

mmes emmagasinent de la chaleur grce leur

masse et leur couleur fonce absorbant le

rayonnement solaire (effet accumulateur).

Linstallation de certains quipements augmente

le schage des boues :

Des extracteurs, en faade, assurent le

renouvellement de lair charg deau dans la

serre. Ainsi, ds que possible, lair intrieur de la

serre qui sest charg en eau est remplac par

lair extrieur plus sec.

Des ventilateurs de dstratification sont

positionns tout au long de louvrage au-dessus

du lit de boues afin denvoyer lair chaud du haut

de la serre vers les boues scher.

Un autre paramtre important prendre en

compte est la surface dchange air-boues. Plus

cette surface est grande, plus leau svapore de

la boue. La disposition des boues dans la serre

(lit, andains), leur hauteur et la structure de la

boue (granule ou non) sont les facteurs

influenant la surface dchange. Un

retournement efficace des boues permet de

toujours avoir une surface dchange optimale.

Ainsi, aprs un paississement et une premire

dshydratation, les boues fraches ne doivent pas

tre stockes mais doivent tre directement

introduites dans la serre afin dviter tout risque

dodeurs lies la mise en place de processus

anarobies. La circulation de lair dans la serre est

contrle par des ventilateurs et des extracteurs

dont le fonctionnement est asservi des mesures

de temprature et dhygromtrie intrieures et

extrieures. Des ouvrants permettent

lintroduction de lair extrieur dans la serre, celui-

ci se charge en eau qui sest vapore de la boue

grce leffet de serre et est envoy lextrieur

grce aux extracteurs. Afin dhomogniser la

temprature au sein de la serre et damliorer le

transfert deau, des dstratificateurs sont prsents

au-dessus du lit de boue. Les extracteurs peuvent

tre remplacs par une ventilation naturelle dans

le cas de serres ouvertes.

Le fonctionnement gnral dcrit ci-dessus est

commun lensemble des constructeurs qui ont

par contre chacun leurs propres particularits.

Schma 4 : schma du fonctionnement gnral dune serre



18

2. DIFFERENTS TYPES DE SERRES

Sur le march du schage solaire, deux types de serres sont prsentes :

a. SERRE OUVERTE

La serre ouverte est quipe douvertures en

partie basse et en partie haute afin de favoriser la

convection naturelle (cas typique des serres

horticoles) et est dmunie de porte. La gestion de

latmosphre dans la serre est assure par

ventilation naturelle donc non contrle. Le taux

de renouvellement de lair dans la serre nest pas

matris car seule laction sur louvrant en toiture

permet daccentuer ou de rduire le dbit de

ventilation dans la serre.

Avantages :

- conception simple

- limitation des dpenses nergtiques

- si ventilation suffisante, dilution constante des

odeurs dans latmosphre

Inconvnients :

- tempratures intrieures plus basses que dans

une serre ferme

- performances de schage sur lanne moindres

et alatoires

- impossibilit dinstaller une dsodorisation

Schma 5 : schma de circulation de lair dans une serre ouverte

Cette circulation dair rsulte du vent ou des phnomnes de convection naturelles induits par des

diffrences de temprature et daltitude (tirage naturel).



19

Photo 1 : Serres ouvertes Brumath (67)

b. SERRE FERMEE

La serre ferme comporte des ventelles (de

dimensions prcises) sur les parois latrales ou

sur un pignon, et des extracteurs pour la sortie

dair sur le pignon oppos.

Avantages :

- matrise de la ventilation donc du taux de

renouvellement

- possibilit dinstaller une dsodorisation

Inconvnients :

- consommation nergtique plus importante

Photo 2 : Serre ferme Folschwiller (57)



20

En option, pour les serres fermes, la mise en

place dun chauffage complmentaire.

Deux possibilits existent pour apporter de la

chaleur supplmentaire en priode o lnergie

solaire est rduite (priode hivernale) : soit par la

mise en place dun plancher chauffant (une

pompe chaleur rcupre les calories de leau de

sortie de la station dpuration par exemple), soit

en chauffant lair de la serre par le biais

darothermes.

Avantages :

- surface au plancher de la serre plus petite

- performances de schage constantes toute

lanne

Inconvnients :

- dpenses nergtiques plus importantes

- conception initiale plus complique et plus

onreuse

3. ELEMENTS DE CONCEPTION A PRENDRE EN COMPTE.

a. CHOIX DES MATERIAUX A UTILISER

Le choix des matriaux doit tenir compte de

plusieurs critres : corrosion, transmission

lumineuse, isolation

En effet, latmosphre lintrieur de la serre peut

tre corrosive, notamment par lmanation de gaz

tels que lammoniac (NH3) et le sulfure

dhydrogne (H2S) lors des phnomnes de

fermentation (anarobie) ou de compostage

(arobie) de la boue en milieu humide. Le

matriel lintrieur de la serre est donc

partiellement, voire totalement en acier

inoxydable, les soudures sont passives et la

charpente de la serre est en acier galvanis

chaud. Compte tenu du taux de renouvellement

de lair important, le phnomne de corrosion

lintrieur de la serre est trs rarement observ.

En ce qui concerne les parois de la serre,

diffrents matriaux sont disponibles sur le

march tels que le plastique, le verre ou le

polycarbonate. La serre peut tre confronte

des conditions climatiques difficiles : neige, vent,

prcipitations,. Il est donc prfrable quelle soit

rsistante aux chocs extrieurs. Pour un schage

des boues efficace, il faut que leffet de serre soit

optimum. Le matriau doit donc la fois

transmettre suffisamment la lumire tout en

conservant la chaleur lintrieur de la serre. Un

compromis conciliant la transmission lumineuse, le

pouvoir disolation et le cot doit alors tre

trouv.

Plastique ondul Verre Polycarbonate

Rsistance aux chocs ++ - +++

Pouvoir d'isolation ++ + +++

Transmission lumineuse + +++ ++

Cot + +++ ++

Tableau 3 : Comparaison des caractristiques de diffrents matriaux



21

Le film plastique bull est quivalent au

polycarbonate double parois en ce qui concerne

lisolation de la serre. Le verre est un matriau

trs ractif lorsquil nest pas isol (simple

vitrage), il favorise la cuisson des boues lors dun

fort ensoleillement ainsi que la condensation

lorsque lair est trop humide comme la nuit par

exemple. Au bout de quelques annes

dexposition, le polycarbonate devient opaque du

fait de sa mauvaise rsistance lammoniac. Pour

toutes les serres, il est ncessaire de prvoir un

nettoyage intrieur et extrieur rgulier de

manire ce que la transmission lumineuse ne

soit pas altre dans le temps. Cette frquence

dintervention est fonction de lencrassement

diffrent du support selon les sites.

Le toit de la serre peut avoir soit une forme

arrondie qui facilite les coulements de pluie

extrieurs soit une forme de chapelle qui permet

la serre dtre moins haute et ainsi de mieux

sintgrer dans le paysage. Le toit peut tre dans

le mme matriau que les parois. Une autre

possibilit est lutilisation dune double bche

plastique de 200 m dpaisseur entre lesquelles

de lair est insuffl pour une meilleure isolation de

la serre. Il faut nanmoins tenir compte de la

fragilit, la bche peut tre facilement perce et

de leau peut alors sintroduire entre les deux

bches. Ce point a t souvent voqu par les

exploitants, percements lis la chute de

branches lors de leur transport par les oiseaux ou

lors dorages violents. De plus, ces structures ne

sont garanties que 4 ans et sont difficiles

installer car elles ncessitent des conditions

mtorologiques idales.

Au niveau des garanties, le constructeur peut

proposer au client, suivant la serre, la norme

btiment CM 66 avec une garantie dcennale ou

la norme serre de production NF EN 13031-1

(dure de vie variable 5 10 15 ans selon la

classe choisie) avec une garantie contractuelle de

2 ans.

b. VENTILATION

La ventilation est un paramtre essentiel du

schage sous serre des boues. En effet, lobjectif

principal de ce systme tant dvaporer leau

contenue dans la boue, il faut favoriser les

changes de chaleurs convectifs entre la boue et

lair lintrieur de la serre. Plus lair intrieur est

sec, et plus il pourra se charger en eau ; il est

donc ncessaire de le renouveler rgulirement.

Lentre de lair extrieur est assure par des

ouvrants situs sur les parois latrales, en pignon

ou sur le toit.

Deux types de ventilation sont rencontres :

Ventilation dextraction (intrieur vers

lextrieur) pour les serres fermes:

- Taux de renouvellement de lair intrieur

assur entre 10 et 20 Volumes de serre / heure

- Puissance unitaire des ventilateurs trs

variable, fonction du volume dair renouveler et

de la perte de charge en aval de cet quipement,

plus leve en cas de dsodorisation, et comprise

entre 1 et 22 kW. Un ou plusieurs extracteurs en

parallle peuvent tre installs.

Un taux de renouvellement de lair intrieur lev

permet dune part, de remplacer lair humide par

lair extrieur plus sec et dautre part dvacuer les

gaz mis dans la serre, sources dodeurs. Ainsi,

les gaz sont rapidement dilus dans latmosphre

avec les odeurs quils engendrent selon les

conditions mto ou envoyes sur une unit de

dsodorisation.

Ventilation de dstratification (intrieur

de la serre):

- Homognisation de lair intrieur : vite

lair chaud de rester en hauteur

- Augmente les changes convectifs la

surface des boues

- Puissance unitaire comprise entre 0,25 et 1

kW, le nombre de ventilateurs installs dpend de

chaque constructeur et de la taille de la serre.

Leur prsence permet daugmenter

considrablement les changes thermiques.

=> Lasservissement de la ventilation (extracteurs

et dstratificateurs) dpend des conditions

climatiques extrieures et intrieures, renseignes

par linstallation de diffrents capteurs :

tempratures, hygromtrie (kg deau par kg dair),

rayonnement solaire, vitesse du vent.

Pour lextraction de lair, le paramtre principal est

la diffrence dhygromtrie entre lintrieur et



22

lextrieur de la serre. Pour la dstratification, il

sagit uniquement de la temprature intrieure de

la serre et du fonctionnement du retourneur.

Chaque constructeur a dvelopp son propre

programme pour la rgulation de la ventilation

dans la serre. La ventilation de la serre et plus

particulirement lextraction est une source

importante de consommation dlectricit.

4. PRINCIPALES BASES DE DIMENSIONNEMENT ET PERFORMANCES ESCOMPTEES

a. RAPPEL DU PRINCIPE

Le schage solaire a pour but daugmenter la

siccit de la boue. Le passage dune tonne de

matire sche de 20% 70% de siccit permet

une rduction de volume dun facteur 3,5 (sur la

base dune densit apparente constante).

Siccit de la boue Tonne deau dans la

boue Tonnage de boue brute

10 % 9 T 10 T

20 % 4 T 5 T

40 % 1,5 T 2,5 T

60 % 0,67 T 1,67 T

70 % 0,43 T 1,43 T

80 % 0,25 T 1,25 T

1 Tonne

de matire sche

(MS)

90 % 0,11 T 1,11 T

Tableau 4 : Exemple de la Masse dune tonne de MS suivant la siccit de la boue

En exemple, partir de ce tableau, le passage

dune siccit de 20 70% permet un gain en

tonnage de boue et donc en volume dun facteur

de 3,5 (ratio 5 T/1,43 T). Ce gain ncessite

llimination de 3,57 tonnes deau par

vaporation.

Ce tableau montre galement quun gain de 10

points de siccit est beaucoup plus intressant

pour de faibles siccits que pour des boues dj

dshydrates : le passage dune boue de 10 20

% de siccit permet une rduction de volume dun

facteur 2 alors que le passage de 80 90 %

permet seulement un gain en volume dun facteur

de 1,12.

b. DIMENSIONNEMENT

Les donnes mtorologiques telles que la

temprature, le rayonnement solaire, le vent,

l'hygromtrie de l'air et les prcipitations, dont

certains paramtres ont plus d'influence selon le

type de serres (ouverte ou ferme), dpendent

non seulement du lieu gographique considr

mais galement de la priode de lanne. Ces

informations permettent de dterminer une

vaporation thorique exprime en kilogramme

deau vapore par mtre carr et par an : kg

EE/m/an.



23

A cela, il faut ajouter les effets de la ventilation de dstratification qui peut permettre daugmenter

lvaporation jusqu 30 %.

En France, le potentiel vaporatoire annuel moyen (donnes statistiques) est compris entre 800 et 1 200 kg EE/m/an soit un potentiel de 2,74 kg deau vapore par m2 et par jour (chiffre moyen annuel car certains jours d'hiver par exemple, aucune vaporation ne peut tre mesure).

Source : ADEME

Figure 1 : Carte du gisement solaire en France (kWh/m/an)

Les principaux autres paramtres dentre du

dimensionnement sont les suivants :

Siccit initiale de la boue

Siccit finale

Quantit de boue applique la serre sur

lanne

Hauteur maximale du lit de boue ne pas

dpasser

Filire d'vacuation des boues en sortie de

serre (continue ou discontinue dans le cas

d'pandage agricole.

Exemple dapproche de dimensionnement :

Une collectivit de 8 000 EH est quipe dune

station dpuration de type boue active aration

prolonge. La production de boue annuelle est de

180 tonnes de Matire Sche par an. Les boues

issues de la dshydratation sont 20% de siccit

(soit 900 tonnes de boues fraches) et le schage

solaire doit permettre datteindre une siccit de

75% do 240 tonnes de boues sches.

Cette production de boue (ici 62 g de MS/ EH.j-1,

valeur relativement leve) est fonction de

nombreux facteurs comme le type de rseau

(temps de pluie), les apports de boues extrieurs,

le type de traitement retenu en particulier pour le

phosphore (traitement chimique ou non).

Pour information, le graphique suivant reprsente

les tonnes de matires sches retenues par an en

fonction du nombre dEquivalents habitant de la

station (valeurs issues des diffrents projets de

dimensionnement dinstallation de schage

solaire).



24

Figure 2 : Production de boues dun Equivalent habitant en dimensionnement

La production de boue moyenne dun quivalent

habitant utilise en dimensionnement du schage

solaire est de lordre de 16 kg de MS/EH et par an

(ou 44 g de MS/EH et par jour). Ce qui donne en

moyenne une production de 0,73 kg MS/kg DBO5

applique.

Ces valeurs sont faibles (en temps sec de l'ordre

de 0,85) et indiquent que les constructeurs

intgrent souvent un coefficient minorateur pour

valuer la production de boue annuelle utile au

dimensionnement du schage. Ce coefficient se

justifie par le fait que les stations dpuration ne

sont pas alimentes toute l'anne une charge

maximale constante.

1- Calcul de la quantit deau vaporer pour

atteindre la siccit de 75 %

A partir dune production annuelle de 180 tonnes

de matires sches, le passage dune boue 20%

(soit 900 tonnes de boue frache) une siccit de

75% (240 tonnes de boues sches) ncessite

dliminer par vaporation 660 tonnes deau sur

lanne.

2- Calcul de la surface utile de schage solaire

envisager ?

Sur la base des donnes communiques par les

constructeurs, on constate les valeurs moyennes

suivantes :

Schage solaire naturel Schage avec plancher

chauffant

Tonne deau vapore / m2.an* De lordre de 0,8 De lordre de 1,8

* : valeur moyenne retenue dans les projets de dimensionnement

La surface utile de serre ncessaire est de lordre

de 825 m2 pour du schage solaire naturel et de

365 m2 pour des serres quipes dun plancher

chauffant.

A partir des donnes de dimensionnement

collectes, la reprsentation de la relation entre le

tonnage de matire sche traiter par an et la

surface de serre retenue est la suivante :

y = 0,016x + 48,02

R2 = 0,8922

0

250

500

750

1000

1250

1500

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

EH

Production annuelle de boue (T MS/an)



25

Figure 3 : Quantit annuelle de boues traites en TMS par m2 de surface utile en dimensionnement

Pour une mme surface utile, les masses de boue

appliques varient suivant les siccits retenues en

entre et sortie.

Globalement, on observe que lon peut traiter, en

moyenne, de lordre de 230 kg de MS par m2 de

surface utile de serre et par an avec une

diffrence selon le type de schage retenue :

Schage solaire naturel : 240 kg de MS/ m2 et par an

Schage solaire associ un plancher chauffant : 490 kg de MS/ m2 et par an.

3- Estimation de la hauteur de boue pour un

schage solaire naturel de 825 m2

Dans cette approche thorique rapide, la hauteur

de boue maximale sur lanne est calcule pour

les deux priodes extrmes : boues fraches et

boues sches, en prenant une masse volumique

apparente des boues de lordre de 0,8 tonnes/m3

et une surface de serre de 825 m2.

Boues fraches 20% Boues sches 75%

Hauteur du lit de boue cumule

thorique 1,36 m 0,36 m

Il est difficile destimer, en approche rapide, la

hauteur maximale de boue obtenue sur lanne

(point limitant du dimensionnement) car cette

hauteur est fonction de nombreux facteurs dont

lvaporation naturelle relle et le mode de

fonctionnement de la serre, avec en particulier la

surface relle rserve au schage et celle

rserve au stockage.

Il conviendra donc de bien faire prciser au

constructeur la hauteur maximale de boue que

lon va atteindre dans la serre et de comparer

cette valeur aux donnes ci aprs.

Autre hypothse pour lestimation de la hauteur

maximale du lit de boue :

y = 0,2318x - 4,6206

R2 = 0,8676

Serre Mixtes

0

250

500

750

1000

1250

1500

0 1000 2000 3000 4000 5000

Surface utile (m2)

Masse de Boue traite (T MS.an)

Serres Naturelles



26

Ce calcul thorique rapide peut se faire en

supposant le scnario de fonctionnement de la

serre suivant : 3 mois de schage et 3 mois de

non schage

Do une hauteur maximale de (300 m3 de boue

sche/12 mois x 3 mois + 1125 m3 de boue

frache/12 mois x 3 mois) / 825 m2 = 0,43 m

Dans cette approche, la surface utile retenue est

utilise pour le schage et pour le stockage.

Les hauteurs maximales de boue sont diffrentes

suivant les procd et sont imposes par les

particularits de fonctionnement des retourneurs.

Les recommandations de fonctionnement des

constructeurs, en terme de hauteur maximale de

boue dans la serre, sont les suivantes:

Hliantis Heliocycle Sanglier

lectrique Sogelios Solia Ternois 3S

55 cm

(20 / 25cm en

dimensionne-

ment)

40 / 50 cm 25 / 35 cm 60 cm 100 cm

(en andains) 15 cm

Tableau 5 : hauteur maximale de boue dans la serre sur lanne suivant le procd

La largeur des serres est souvent

standard, le dimensionnement permet donc de

dterminer les paramtres suivants :

Longueur de la serre

Dbits dair dextraction

Temps de fonctionnement de la ventilation.

Pour les serres prvues pour un fonctionnement

sur lanne, il est possible de rduire la surface

par l'installation d'une zone de stockage des

boues sches bien identifie dans la serre ou dans

un ouvrage extrieur.

Les serres munies de plancher chauffant ont un

apport dnergie supplmentaire, la capacit

dvaporation de la serre sen trouve largement

augmente. La surface de la serre est par

consquent bien plus petite et rduite dun facteur

2 environ.

En dimensionnement , il faut compter en moyenne 0,8 TEE/m.an pour une serre naturelle sans chauffage complmentaire et entre 1,7 et 2 TEE/m.an pour une serre quipe dun plancher chauffant.

Le potentiel vaporatoire (en TEE/m2.an) varie

fortement en fonction des conditions climatiques,

de la hauteur du lit de boue (taux de charge de la

serre),....

Il est noter que lon observe dans le temps, une

volution la baisse de ce potentiel depuis les

premires installations.

C. PERFORMANCES ET GARANTIES

Les performances et garanties du schage

solaire sont propres chaque systme et

constructeur. Elles dpendent du fonctionnement

de la serre et notamment de la frquence

dvacuation des boues (sortie continue ou

discontinue, fonctionnement en t seulement ou

toute lanne) et de la prsence ou non dun

apport complmentaire dnergie. Les garanties

concernent en gnral la siccit des boues

vacues, le constructeur doit alors prciser :

une siccit minimale obtenue nimporte quel

moment de lanne, pour les serres avec plancher

chauffant notamment,

une siccit minimale pour les serres o

lvacuation des boues est annuelle (en fonction

du mois prvu pour lpandage),



27

une siccit moyenne obtenue sur lanne avec en

plus une siccit minimale pour les serres o

lvacuation des boues est continue.

Remarque : Cette siccit moyenne nest pas trs

intressante car pour lobtenir, certains

constructeurs peuvent pousser scher les boues

plus de 90% de siccit ce qui entrane

dimportant problmes de poussires.

En gnral, il est prconis datteindre au moins

75% de siccit pour viter les redmarrages en

fermentation ou compostage lors du stockage. Il

nest pas ncessaire daller au-del de cette valeur

car cela cre trop de poussires et plus de

contraintes dexploitation. De plus, un gain

supplmentaire en siccit ncessite une

importante quantit dnergie solaire pour une

trs faible diminution de volume.

Figure 4 : Volume occup par une tonne de matire sche selon sa siccit et pour une densit apparente constante

Cette figure montre bien que la rduction du

volume de boues est trs importante pour des

faibles siccits. Lobtention dune siccit trs

leve (> 70%) ncessite une demande

dnergie consquente pour une diminution de

volume faible et donc pour un gain en cot de

transport moindre.

Un gain en siccit important permet une rduction

considrable du tonnage des boues vacuer.

Pour une mme quantit de MS, le volume de

boues 80% de siccit est 4 fois plus faible qu

20% de siccit (Cf. 4.a) pour une densit

apparente constante. Compte tenu de la variation

de la densit apparente au cours du schage (de

lordre de 0,7 pour une siccit de 80% et de 0.9

20%), le gain en volume rel lors du passage de

20 80% de siccit est proche de 3. Cela ne

constitue en gnral pas une garantie du

constructeur mais il sagit bien l dune des

performances principales du systme qui permet

de rduire dun facteur 3 4 les cots de

transport, de faciliter lpandage ce qui permet un

gain de temps et donc de main duvre.

De plus, lensemble des filires dlimination des

boues existantes sont accessibles ces boues

sches : le compostage, lincinration, la

valorisation agricole.

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Siccit (%)

Volume de boue (m3)



28

Destination finale des boues Siccits requises

Valorisation agricole

Boues liquides : 0,8 - 10 %

Boues dshydrates : 15 - 40%

Boues sches : > 60 %

Compostage* 18 - 30 %

Incinration** > 35 %

Co-incinration > 25%

3 - 6 % si dispositif d'injection particulier

Centre de stockage 30 - 35 %

* : Trs variable, fonction des centres de compostage.

** : Trs variable, fonction des types dincinrateurs

Tableau 6 : Siccits requises en entre des filires de valorisation [3]

Etat des boues Siccit (%)

fluide < 5% Liquide < 10%

pais de 5 10%

pelletable < 18% Pteux de 10 30%

Gerbable (tat plastique) de 18 30%

Solide > 30%

Tableau 7 : Etat des boues en fonction de la siccit

Le compostage et la valorisation agricole des

boues ncessitent un contrle pralable rigoureux

des boues : norme NF U44-095 pour le

compostage et norme NF U44-041 (1985) pour

lpandage. En cas de non-conformit pour une

de ces deux filires dlimination, les boues

peuvent alors tre incinres ou diriges en CSDU

et le schage permet de diminuer les cots de

transport jusquau lieu de lincinration ainsi que

les cots de traitement des boues.

5. DIFFERENTS MECANISMES A CONTROLER

La boue rsiduaire est le rsultat du traitement

le plus souvent par voie biologique de tous les

lments polluants biodgradables des eaux

uses. Plus prcisment, la boue est un mlange

htrogne de particules minrales et organiques

compos de micro-organismes, collodes,

polymres organiques et cations, dont la

composition dpend la fois de lorigine des eaux

traiter, du type de traitement retenu et de lge

de lchantillon. Pour les stations de type boues

actives faible charge, la matire organique

reprsente 50 75 % de la matire sche des

boues (des valeurs suprieures peuvent tre

rencontres pour des effluents particuliers ou des

installations confrontes des

dysfonctionnements biologiques). Les boues

contiennent galement une certaine proportion de

matire minrale issue des effluents dentre

station mais aussi de composs injects lors de

leur traitement (sels mtalliques).

C'est donc un milieu vivant complexe et volutif et

des processus de fermentation et de compostage

non recherchs peuvent senclencher et modifier



29

la composition chimique du produit. Ces deux

processus sont dcrits ci aprs afin de mieux les

identifier et dviter leur dmarrage.

Pour le procd Solia, on parlera de bio-schage.

Celui-ci utilise l'lvation de temprature due un

processus biologique dclench par l'paisseur de

la boue (andains) afin d'augmenter les capacits

d'vaporation.

a. LA FERMENTATION : PROCESSUS ANAEROBIE

La boue est donc un milieu particulirement

fermentescible : sa composition chimique varie

continuellement sous l'action des bactries. Cette

volution chimique influence directement son

comportement mcanique : la fermentation induit

en effet une fluidification de la boue et limite les

changes gazeux donc laration du milieu. Durant

la fermentation, lactivit des micro-organismes

consommant de la matire organique conduit la

dgradation des macromolcules en molcules

plus petites et en gaz. Plus la boue est

minralise, moins elle contient de

macromolcules lourdes et de chanes ramifies.

[5]

La raction globale peut tre schmatise ainsi :

C5H7O2N + 3 H2O 5/2 CO2 + 5/2 CH4 + NH3 (Matire volatile Biodgradable)

Cette raction montre une production de biogaz,

dont le mthane. De plus, dautres composs tel

que le soufre sont associs cette matire

organique et vont produire en phase anarobiose

diffrents gaz (H2S, mercaptan). Ces gaz, faibles

concentrations, sont responsables dodeurs et

peuvent tre trs dangereux pour le personnel

exploitant.

Dtection : Une odeur dgouts permet de

dterminer le manque doxygne. Une odeur

forte dH2S ou de mthane (uf pourri)

indique lanarobiose et donc le dpart en

fermentation des boues.

Conditions favorables : Les risques de dpart

en fermentation concernent essentiellement

les boues collantes (tat plastique) ou

pteuses dont la siccit se trouve entre 15 et

35 %. Ce phnomne se droule donc

souvent en hiver, quand la boue a du mal

scher. Du fait de la texture de la boue, lair

ne peut circuler et les conditions danarobie

sont rassembles. L'anarobiose commence

lorsque le taux d'oxygne de la boue est

infrieur 10% et elle prdomine au-dessous

de 5% d'O2.

Points matriser pour viter ce phnomne :

Il est ncessaire darer la boue en

augmentant le nombre journalier de

retournements et, si cela est possible, il faut

essayer de diminuer la hauteur du lit de

boues pour quil y ait davantage de contact

direct avec lair de la serre.

B. LE COMPOSTAGE : PROCESSUS AEROBIE

Le compostage est un procd biologique de

conversion et de valorisation des matires

organiques (sous-produits de la biomasse,

dchets organiques d'origine biologique...) en un

produit stabilis, hyginis, semblable un

terreau, riche en composs humiques : le

compost.

Les micro organismes responsables du

compostage ont besoin de plusieurs lments:

de nourriture quilibre, compose d'un

mlange de matires carbones et de

matires azotes;

d'humidit, contenue particulirement dans

les matires azotes ;

et d'air, dont la circulation est favorise par

les matires carbones structurantes (le plus

souvent , ce sont des composs durs).



30

Les conditions physiques ncessaires au

dclenchement du processus de compostage sont

les suivantes :

Aration

Ce facteur est essentiel puisque le compostage

est un processus arobie. On estime que l'air

devrait occuper au moins 50% du volume du tas

composter.

Humidit

Comme pour un substrat de culture, l'aration et

l'humidit du compost sont lies : un excs d'eau

diminue la quantit d'air disponible dans le

volume de compost. Un systme daration plus

efficace sera alors ncessaire afin de maintenir un

taux daration et un taux dhumidit suffisants.

Temprature

Par leur activit biologique (raction

exothermique), les micro-organismes dgagent

une chaleur telle que les tempratures peuvent

atteindre 70C .

Dans le schage solaire, les volumes de boue mis

en jeu sont relativement faibles par rapport la

taille des andains de filire de compostage

classique et les tempratures de 40 50C ne

sont que rarement dpasses. [6]

Les principales nuisances d'une installation de

compostage tant les odeurs, l'arrt relatif aux

installations de compostage publi par le Ministre

de l'Ecologie, de l'Energie, du Dveloppement

Durable et de l'Amnagement du Territoire

(MEEDDAT) le 17 mai 2008 instaure des

obligations de moyens afin de limiter les

nuisances olfactives. Les installations gnratrices

d'odeurs comme les aires de rception, de

stockage et de traitement des dchets doivent

ainsi tre situes plus de 200 mtres des

habitations voisines. Cette distance est ramene

50 mtres pour les installations en milieu confin

quipes de traitements des effluents gazeux.

L'arrt fixe galement des normes concernant les

rejets gazeux et plus prcisment leur

concentration en hydrogne sulfur et en

ammoniac.

Ces recommandations pourraient tre aussi

retenues pour limplantation dun schage solaire.

Dtection : Deux sortes dodeurs sont souvent

constates en compostage : odeur duf

pourri (manation dH2S) et odeur

dammoniac.

Points matriser pour viter ce phnomne :

Dans le cas dodeur duf pourri , ici

processus danarobiose d un excs

dhumidit et dun manque doxygne, il faut

ajouter des matriaux secs et retourner plus

frquemment. Les odeurs dammoniac sont

dues un excs de matires azotes, et un

ajout de matires riches en carbone (telles

que la paille ou la sciure) permet dviter ces

manations.

Conditions favorables : Puisque le

compostage est un processus arobie, les

risques de dpart en compostage concernent

les boues de siccit comprises entre 40 et

60%. En effet, celles-ci sont dj granules,

lair circule donc plus facilement dans le lit de

boues et la surface dchange air-boues est

plus importante.

Les deux autres conditions physiques propices au

compostage sont galement runies, la

temprature dans la serre peut rapidement

augmenter et atteindre 50C ou plus en t et si

la ventilation nest pas suffisante, lair lintrieur

de la serre est trop humide. Un dgagement

dammoniac peut donc tre observ, ce qui

indique le dpart en compostage. Il est donc alors

ncessaire de diminuer la temprature lintrieur

du lit de boue, en diminuant sa hauteur par

exemple et en augmentant le nombre de

retournements dans la zone concerne.

Cas particulier :

Certaines serres de schage solaire ont t

adaptes pour se rapprocher de la technique du

compostage. En effet, les andains de compostage

sont le plus souvent de forme triangulaire avec

une hauteur comprise entre 1,5 et 3 m et une

base mesurant de 3 6 m de large. Un

retourneur soulve, retourne et are les tas. De

plus, un dispositif daspersion permet de raliser

un arrosage homogne afin de maintenir un taux

dhumidit optimal pour le compostage. Il faut au

minimum 2 retournements avant dobtenir du

compost et ceux ci doivent tre rguliers, espacs

au moins dune dizaine de jours.



31

Par exemple Verdun (55), une serre de schage

solaire est utilise comme serre de compostage.

En effet, les andains ont une taille plus importante

que dans les autres serres de Veolia. Le

retourneur utilis est dailleurs un retourneur

spcifique au compostage. Le but dans ce cas est

de produire du compost normalis. Les boues

dshydrates sont issues dun filtre bandes et

sont mlanges du calcaire concass (50 60

kg de CaO par tonne de boue brute). De la paille

est galement ajoute, raison de 10% de la

masse de boues. De par sa forme, la paille permet

une bonne oxygnation. De plus, cest une

matire riche en carbone, lment essentiel au

bon droulement du processus de compostage. Le

point dlicat est de ne pas dpasser les 60% de

siccit au risque quil y ait alors trop de phosphore

et que le compost ne soit pas conforme. Il faut

donc un suivi rgulier et une bonne ractivit de

lexploitant afin dvacuer les boues rapidement

lorsque leur siccit se trouve entre 50 et 60 %. Si

les analyses qui sont faites rgulirement ne sont

pas conformes, la production de compost

normalis est impossible, la boue est alors sche

une siccit plus importante afin de pouvoir tre

envoye en CET de classe 2.

Les autres serres de schage solaire des boues

Solia, construites par Veolia, ne doivent pas tre

compares la technique du compostage mais on

parlera plutt de la technique de bioschage en

andains (activit biologique plus pousse en

raison des tempratures leves au sein de

landain).

C. LA DESODORISATION

Une odeur correspond la perception par le

sens de l'odorat d'une molcule chimique ou d'un

compos volatil. Le caractre agrable, neutre ou

dsagrable associ une odeur par chaque

individu est pour partie d'origine inne, et pour

partie acquis, mais il dpend aussi de la

concentration du produit dans l'air et du fait qu'il

soit ou non associ sa source naturelle. Les

odeurs sont difficilement mesurables et peuvent

varier selon leurs caractristiques et leur intensit.

Dailleurs, elles peuvent tre perues

diffremment dun individu lautre selon sa

sensibilit olfactive et sa tolrance.

Au dpart, il ntait pas prvu que les serres de

schage solaire soient une source dodeurs. Or,

suite aux premiers retours dexpriences, les

diffrents constructeurs ont tous remarqu quil

sagissait l dun problme non ngligeable.

Diffrentes approches de la problmatique

odeurs existent chez les constructeurs :

- garantir que linstallation ne gnrera aucune

nuisance olfactive car les dbits dair extraits sont

tellement importants que les odeurs sont

rapidement dilues dans latmosphre,

- viter dinstaller une serre trop proche

dhabitations et respecter une distance minimale

de 100 200 mtres du voisinage,

- installer une dsodorisation biologique sur

support minral ou organique,

- installer une dsodorisation physico-chimique

comprenant une quatre tours de lavage en srie

(une tour pour chaque type de gaz liminer).



32

Photo 3 : Dsodorisation biologique sur le site de Peyruis (04)

Photo 4 : Dsodorisation biologique sur le site de Saint Paul 3

Chteaux (26)

Selon les constructeurs, la dsodorisation peut

tre systmatique ou tudie au cas par cas. De

plus, la totalit de lair extrait peut tre

dsodorise ou seulement une partie. Ainsi, on

rencontre des serres o le 1/3 du dbit dair est

dsodoris en fonctionnement courant. Lors des

priodes critiques dmanation dodeurs, les

extracteurs dair vers lextrieur sont alors arrts

temporairement et la totalit de lair extrait passe

par la dsodorisation, permettant de palier aux

pics dodeurs. Le renouvellement de lair

lintrieur de la serre est alors divis par trois mais

ce fonctionnement est annonc comme

occasionnel et de faible dure (quelques jours par

an, non systmatique).

Dautres techniques pour viter les problmes

dodeurs existent mais sont plus rarement

utilises :

- la dissmination de lair, associant la propulsion

arodynamique force et la dispersion par le vent,

cette technique consiste extraire lair pollu de

la serre et le propulser en altitude o il se dilue

dans lair ambiant,

- lutilisation de masquant dodeurs au niveau de

la serre.

D. LA SECURITE DU PERSONNEL

Les phnomnes de fermentation et de

compostage entranent des dgagements gazeux

tels que lammoniac, le sulfure dhydrogne, le

mthane, le monoxyde de carbone et les

composs organiques volatils. De par leurs

caractres inflammable et toxique, ces gaz suivant

leur concentration peuvent tre lorigine de

problmes de scurit lintrieur de la serre.



33

Gaz Toxique Dangereux pour

l'environnement Inflammable

Ammoniac X X

Sulfure d'hydrogne X X X

Mthane X

Monoxyde de carbone X X

Tableau 8 : Caractristiques des gaz pouvant tre produits lors du schage des boues

De plus, les boues trs sches sont souvent

gnratrices de poussires, potentiellement

inflammables voire explosives, et la temprature

lintrieur de la serre peut slever drastiquement

jusqu 60 voire 70C. A cause de lmanation de

ces gaz et des tempratures leves, il peut y

avoir un risque dauto-combustion des boues

sches, cest--dire linflammation des boues en

labsence de flamme pilote.

Gaz inflammables + poussires => risque dauto-combustion

Par consquent, lintrieur des serres de

schage, il est conseill de travailler quip dun

masque anti-poussire et dinstaller des capteurs

de gaz ou den avoir un portatif indiquant la

possibilit ou non de rentrer dans la serre et dy

travailler pour les serres fermes. Il est galement

ncessaire davoir un extincteur de capacit

suffisante proximit de la serre o il doit

dailleurs tre interdit de stocker des matires

combustibles.

Dans la plupart des serres, il est prvu un arrt

automatique du retourneur de boues ainsi que la

mise en marche force des extracteurs ds

louverture des portes de la serre.

Afin dviter la cration dune quantit trop

importante de poussires, il est conseill de ne

pas dpasser des siccits de 75 80%, dautant

plus que le gain de volume entre des boues

80% et des boues 90% est ngligeable par

rapport au passage de 20 80% de siccit dj

ralis.

Documents

fndae_36_chap_1_2