Stocker des produits difficiles : l’expérience fait la différence

SIAAP silosChaque jour des milliers de mètres cubes d’eaux usées sont traitées dans la station d’épuration du Site Seine Aval du SIAAP. Au cours de ce traitement, des matières sont récupérées et doivent subir des opérations spécifiques. L’une d’elles, l’incinération des graisses et de l’air vicié, nécessite des produits stockés en silo, du bicarbonate de sodium, et des cendres. Ces produits sont hydrophiles, s’amalgament, colmatent, prennent en masse et peuvent être source de gros problèmes s’ils ne sont pas stockés dans des conditions de température et d’hygrométrie bien précises. Une affaire d’expérience où les silos Guerton disposent de vrais atouts.

Considérée comme l’une des plus importantes stations d’épuration d’Europe, la station du Site Seine Aval, exploitée par le SIAAP (Syndicat interdépartemental pour l’assainissement de l’agglomération parisienne), est implantée dans l’ouest parisien à proximité de Saint Germain en Laye. Elle reçoit chaque jour environ 1,5 million de mètres cubes d’eau à traiter. Le passage par la station d’épuration permet de procéder à une dépollution des eaux qui consiste, très schématiquement, à retenir la partie polluée sous forme de boues, tandis que les eaux épurées retournent au fleuve.

Récupérer les boues puis les traiter

Cette phase de dépollution des eaux s’effectue à travers deux unités. La première dénommée UPEI (Unité de Production des Eaux et des Irrigations) traite l’eau et retient les boues. Une fois séparées, ces boues vont en « digestion », procédé basé sur une fermentation méthanique qui vise à réduire le volume des boues et récupérer du gaz, appelé gaz biologique. Il s’agit ici de méthane présent à une concentration de 66 %, ainsi que de CO2, plus quelques autres gaz en faible quantité. Ce méthane récupéré représente un potentiel énergétique important. Il permet à la station d’épuration de se suffire à elle-même à hauteur de 65 % de ses besoins énergétiques. Les 35 % restant sont achetés à l’extérieur sous forme d’électricité ou de gaz naturel. Le méthane ainsi récupéré est utilisé, d’une part pour faire tourner des turbines chargées de produire de l’électricité, d’autre part pour faire fonctionner des moteurs thermiques qui vont entraîner des soufflantes. Ces soufflantes sont indispensables pour que les bactéries qui servent àl’épuration des eaux puissent se développer dans les meilleures conditions possibles. Ces bactéries aérobies ont besoin d’oxygène pour être efficaces lors de la phase de dépollution. Récupérer les boues ne suffit pas. Il faut ensuite les traiter pour séparer la partie liquide de la matière sèche. Ce rôle revient à une deuxième unité : l’UPBD (Unité de Production des Boues Déshydratées) qui doit séparer 96 % d’eau contenue dans ces boues et retenir les 4 % de matière sèche. Simple en apparence, la déshydratation des boues nécessite un process très spécifique qui utilise de l’énergie sous forme de vapeur. « Le problème de ces boues, c’est qu’elles ont une structure colloïdale. » admet Michel Picard, Pilote de projet sur le site du SIAAP « Pour donner une image, disons que l’eau et les matières solides sont mélangées comme serait une poignée de sable dans un bocal de miel. Le procédé utilisé pour séparer l’eau de la matière sèche est donc semblable à celui d’un cracking. Il s’effectue en autoclave. Le but est de monter les boues à 195 °C sous 20 bars de pression pendant 45 minutes. Une fois cette opération de cuisson terminée, les matières solides et les matières liquides peuvent se séparer ». Après cette phase de cuisson, les boues conditionnées thermiquement sont envoyées sur des décanteurs, puis sur des filtres-presses afin de séparer définitivement l’eau de la matière sèche. Finalement, cette boue déshydratée est épandue sur des terres agricoles après que des échantillons aient été prélevés et analysés dans un laboratoire agréé. Cette matière récupérée n’est pas neutre, elle a une valeur agronomique.

Sur chaque silo, deux pieds sont équipés de pesons autostables. (DR JDV)

Sur chaque silo, deux pieds sont équipés de pesons autostables. (DR JDV)

Récupérer et traiter les gaz et produits générés par le process.

Comme l’a expliqué Michel Picard, séparer la matière sèche de l’eau nécessite un apport en énergie. Chaque unité va s’efforcer de récupérer tous les produits ou gaz issus des différents process. Ainsi dans les autoclaves de 40 m3, les gaz de cuisson sont récupérés et injectés dans un four d’incinération à lit fluidisé. Même approche avec la décantation. « Les décanteurs sont de grands ouvrages de 3 000 m3 où se trouve, en partie haute, un ciel gazeux » résume Michel Picard « Ce ciel gazeux est mis en dépression pour être évacué, puis envoyé dans le four ». Ce n’est pas tout, lors du process d’épuration des eaux, environ 1 000 tonnes de produits graisseux sont récupérées par an à l’arrivée des eaux brutes en têtede station. Ces graisses qui possèdent un pouvoir calorifique sont également introduites dans le four d’incinération. La contrepartie, c’est qu’après la combustion restent des cendres ou refib (refus d’incinération des boues), un produit difficile qu’il faut stocker puis évacuer. C’est la société Vinci Environnement qui a été retenue pour réaliser les investissements nécessaires au transport et au stockage de ce produit sur le site.

Des silos adaptés au stockage de produits difficiles

La date du 28 décembre 2005 a marqué un tournant en matière de rejets de fumées dans l’atmosphère avec obligation pour les industriels de mise aux normes de leurs installations. Le SIAAP n’a pas échappé à la règle. Il a donc été amené à stopper l’incinération des graisses récupérées dans les eaux, jusqu’à ce que ses installations répondent aux règles établies. Pour effectuer cette mise aux normes, le syndicat a lancé un appel d’offres et retenu la société Vinci Environnement filiale du groupe Vinci. Cette dernière a alors confié diverses parties de l’installation aux constructeurs en fonction de leurs compétences. C’est ainsi que la société Guerton implantée à proximité de Chartres s’est vue attribuer la partie stockage consacrée aux produits difficiles, un domaine qu’elle maîtrise bien.

L’installation

C’est, en fait, la construction et l’installation de deux silos de 50 m3 de capacité utile qui ont été confiés à la société Guerton. L’un pour stocker du bicarbonate de sodium, l’autre des refib (résidus d’épuration des fumées d’incinération des boues). Les matières stockées dans chacun de ces deux silos placés en extérieur du bâtiment n’ont rien à voir entre elles. Cependant, toutes deux participent à cette démarche de mise en conformité. En effet, le rôle du bicarbonate de sodium stocké dans l’un des silos consiste à réduire les dioxydes de soufre (SO2) et le HCI (acide chlorhydrique) contenus dans les fumées du four d’incinération. Il s’agit donc de mesurer les rejets en sortie de cheminée et à partir de cette mesure, doser la quantité de bicarbonate qui sera injectée en amont du filtre à manches destiné à traiter les fumées. Après usage, les produits de la réaction (refib) sont évacués des manches lors des séquences de décolmatage qui participent à leur nettoyage, la poudre restante est envoyée via un élévateur à godets vers le silo de refib. Le silo de refib, quant à lui, sert à stocker essentiellement les refib avant qu’ils ne soient évacués par camion-citerne. Encore doit-il les stocker selon des règles précises car il s’agit d’un produit difficile.

La base du silo et le cône bénéficient d’un traçage électrique constitué de résistances chauffantes collées à la paroi intérieure du silo.

La base du silo et le cône bénéficient d’un traçage électrique constitué de résistances chauffantes collées à la paroi intérieure du silo.

Des silos aux caractéristiques bien précises

     De gauche à droite Michel Guerton, Michel Picard (SIAAP), Robert Goudard (Société Guerton).

De gauche à droite Michel Guerton, Michel Picard (SIAAP), Robert Goudard (Société Guerton).

Robert Goudard Responsable technico commercial du département silos/stockage chez Guerton énumère pour nous les impératifs auxquels les silo installés sur le site d’Achères devaient répondre : « Il fallait qu’ils soient étanches, afin que l’humidité ne rentre pas. Le bicarbonate de sodium est un produit hydrophile et dans ce cas, l’humidité est synonyme de prise en masse avec tous les problèmes que cela engendre. Il fallait que les deux silos soient juxtaposés pour, qu’après utilisation, les résidus de filtration rejoignent rapidement le silo des refib. Il fallait que tous deux puissent être reliés à un camion-citerne avec les aménagements que cela nécessite. Le premier pour réceptionner le « bicar » par le biais du système de chargement pneumatique du camion, le second pour que les refib puissent être déchargés par gravité via une manche de chargement directement dans la citerne en un minimum de temps (une demi-heure en vitesse instantanée) ». Ces conditions réunies, d’autres problèmes techniques restaient à résoudre et Robert Goudard en pointe un en particulier : « le silo de bicarbonate de sodium est rempli par transport pneumatique, l’étanchéité du silo est donc nécessaire, pour ce faire, il a fallu prévoir une filtration, et une soupape de sécurité en cas de surpression pour éviter que le silo explose ». Autre difficulté à résoudre : la température. « Le bicarbonate est un produit sensible aux écarts de température, pour palier à cet inconvénient, le silo a été calorifugé, opération qui consiste à apporter une épaisseur de laine de roche sur l’extérieur du silo en atelier de fabrication, puis à rajouter une tôle pour prendre cette isolation en sandwich. L’épaisseur de laine de roche est fonction des températures intérieure et extérieure. L’opération est identique pour le dessus du silo, qui doit, lui aussi être calorifugé. Il faut donc, au-dessus de la laine de roche poser une seconde tôle de protection. « Pas n’importe quelle tôle » précise Michel Guerton Pdg de la société éponyme « Si certains constructeurs se contentent de poser une fine tôle et de renforcer uniquement la partie qui supportera les personnes qui interviennent sur le silo, la société Guerton réalise un véritable « toit » prévu pour supporter le poids de plusieurs personnes. Ce type d’aménagement spécifique à notre société est apprécié de nos clients, car il facilite grandement toutes les interventions humaines quand elles sont nécessaires ».

Ne rien laisser au hasard

Le filtre à manches est branché avec un séquenceur.

Le filtre à manches est branché avec un séquenceur.

Si la mesure n’a pas besoin d’être ultra précise, il faut cependant être capable de connaître le niveau de remplissage de chacun des deux silos. Chacun d’eux est donc monté sur des pesons autostables (type de peson bloqué horizontalement et verticalement). « Seuls deux pieds du silo sont équipés de pesons » précise Robert Goudard « ce qui est suffisant compte tenu de la précision demandée pour ce type d’activité », à savoir : ± 1 % de la charge totale. Côté calorifugeage, le silo « refib » bénéficie d’une option supplémentaire avec traçage électrique. « Les refib sont particulièrement sensibles à l’humidité » justifie Robert Goudard « pour garantir l’écoulement, il faut en permanence maintenir le produit à 80 °C, d’où ce traçage électrique constitué de résistances chauffantes collées à la paroi intérieure du silo à la fois sur le cône et sur une hauteur de un mètre dans la partie cylindrique juste au-dessus du cône ». La filtration des poussières est un autre point qui a dû être étudié de près. Sur le silo chargé en bicarbonate, le filtre est branché avec un séquenceur, c’est-à-dire que quand l’opérateur branche le système de chargement par transport pneumatique, systématiquement, la séquence de décolmatage des manches se met en route, ce qui suffit pour le bicarbonate. Sur le silo « refib », quelques aménagements ont été nécessaires. « Le silo refib est alimenté constamment, donc il y a en permanence de la poussière à l’intérieur » précise Robert Goudard « la poussière générée se fixe sur les manches et si un décolmatage n’est pas déclenché, la poussière s’accumule sur les manches. Lorsque nous avons démarré l’installation, le filtre fonctionnait sur le principe d’une différence de pression entre l’intérieur du silo et l’extérieur. En réalité, comme il n’y avait jamais de différence de pression, puisqu’il y avait toujours la pression atmosphérique à l’intérieur, le décolmatage n’était jamais déclenché. Une fois ce défaut repéré, il nous a suffi de mettre le système de décolmatage sur la position « séquences à intervalles réguliers » pour régler le problème. Autre aménagement : un fond vibrant au niveau du cône pour aider à l’écoulement de la matière. Ensuite, le produit est repris par une vis entièrement calorifugée et tracée électriquement pour éviter toute prise en masse et acheminé jusqu’à un émotteur qui sert aussi à réguler le débit avant la manche de chargement. Il reste juste à charger les refib dans un camion-citerne, opération qui s’effectue grâce à une manche télescopique double paroi (la paroi extérieure permet que l’air présent dans le camion-citerne soit évacué lors de la phase de chargement et retourne dans le silo via un ventilateur situé en toiture). Dernier point qui a son importance, la protection extérieure des silos. Tous deux ont été installés dehors dans un environnement légèrement agressif. La paroi extérieure des silos a donc bénéficié d’un grenaillage, puis d’une couche de peinture primaire epoxy pour s’achever avec un primaire polyuréthane. Cette protection effectuée chez Guerton dans une cabine étanche lui permet d’offrir une garantie de cinq ans sur la peinture qui recouvre les silos.

Résultats escomptés

Comme l’explique Michel Guerton, l’installation effectuée sur le site du SIAAP apporte une vision de l’ensemble des aménagements que l’on peut retrouver autour d’un silo en termes de chargement et déchargement, mesure de capacité, maintient de la matière stockée en température, aide à l’écoulement.Finalement l’installation a été mise en service en juillet 2007 et le recul du temps montre qu’elle assure pleinement sa mission. Une installation qui permet à l’unité d’être en parfaite adéquation avec les normes environnementales.

Article de Gaël d’Argentré

paru dans le Journal du Vrac n°65

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