Concept innovant de recyclage des boues d'épuration sur le site de Halle

L'ordonnance sur les déchets de boues d'épuration entrée en vigueur le 3 octobre 2017 entraîne une réorientation du recyclage de boues. La nouvelle version de la loi sur les engrais ainsi que l'ordonnance relative aux engrais limitent, en outre, fortement l'utilisation agricole des boues. Cette restriction de l'épandage de boues par rapport au sol entraîne une augmentation du recyclage thermique des boues. Selon les estimations, la quantité de boue destinée à la mono-incinération va augmenter à plus de 1,2 millions de tonnes par an jusqu'en 2032. Les capacités actuelles d'incinération en Allemagne couvrent toutefois seulement la moitié environ de ce volume. Le déficit de capacités d'incinération en Allemagne et la hausse résultante des frais de combustion poussent les exploitants de stations d'épuration à agir.

Depuis l'entrée en vigueur de l'ordonnance sur les boues, de nombreux exploitants de stations d'épuration et les entreprises spécialisées dans l'élimination des boues recherchent activement des alternatives au recyclage des boues d'épuration par rapport au sol ainsi qu'au procédé de récupération des nutriments. D'ici à 2023, les exploitants de stations d'épuration doivent présenter un rapport sur les mesures envisagées pour la récupération de phosphore ainsi que l'organisation de l'élimination des boues.

Aperçu de l'installation complète pour le recyclage des boues à Halle-Lochau (Rendering)

Une approche prometteuse peut, dans ce cas, être l'établissement de petites unités d'incinération décentralisées, comme sur le site de Halle-Lochau dans le Land de Saxe-Anhalt. La construction et l'exploitation d'une unité de mono-incinération de boues avec auto-production d'énergie par une turbine vapeur et un générateur sont prévues à Halle-Lochau. La mono-incinération des boues d'épuration se base sur le procédé de la société sludge2energy GmbH (S2E) et a lieu dans un incinérateur à lit fluidisé stationnaire. La technologie de lit fluidisé stationnaire a été établie comme procédé éprouvé pour le recyclage thermique des boues. Elle constitue une technologie particulièrement efficace et peu polluante pour les centres d'incinération. La société sludge2energy GmbH, une entreprise associée de HUBER SE et de WTE Wassertechnik GmbH (une filiale de EVN AG), se charge de la planification et du montage de l'installation.

La demande d'avis préalable a été établie pour le traitement des boues sur le site de Halle-Lochau conformément au § 9 de la loi fédérale allemande sur la protection des émissions (BImSchG). L'avis préalable positif donnant droit à cette demande est disponible depuis 2018. Les documents de permis de construire ont été remis à l'automne 2018. Le début de l'exploitation permanente continue du centre est prévu pour l'été 2020.

Concept de l'installation de mono-incinération des boues de Halle-Lochau

Extrait de la demande d'avis préalable - plan du site

L'unité de mono-incinération de boues S2E est construite dans une zone industrielle et commerciale dans le Land de Saxe-Anhalt. La surface nécessaire pour l'installation avec les zones de circulation et de stockage requise fait env. 6 000 m².

Sur le site de recyclage de boues, des boues d'épuration communale drainées (25 % de masse sèche) et entièrement séchées en externe (90 % de résidus secs) seront traitées de manière thermique à l'avenir. L'installation est conçue de manière à ce que 33 000 tonnes de boues drainées et 2 750 tonnes de boues séchées en externe puissent être recyclées.

Les unités d'incinération de boues sont des centres d'incinération pour la combustion des déchets conformément aux prescriptions de l'ordonnance relative à l'incinération et à la co-incinération des déchets (17e BImSchV). Par conséquent, la construction et l'exploitation des installations fixes pour l'élimination des déchets conformément au §4 Alinéa 1 Phrase 1 de la BImSchG nécessitent, en principe, une procédure d'autorisation en matière de législation sur la protection contre les émissions. L'installation nécessite une autorisation si le type d'installation en annexe de la 4e BImSchV est réalisée et que le niveau de performance / la capacité de l'installation définis sont atteints. La capacité de l'installation pour le recyclage thermique des boue d'épuration doit faire < 50 t/j de boues pour le séchage et environ 2,9 t/h de boues pour l'incinération. En conséquence, pour les projets de mise en place et d'exploitation d'un centre de recyclage des boues d'épuration sur le site de Halle-Lochau, conformément à la classification selon la 4e BImSchV, il s'agit d'une installation nécessita t une autorisation selon la loi BImSchG. Selon l'état de planification actuel, la mono-incinération de boues doit être classifiée selon la 4e BImSchV, ordonnance sur les installations nécessitant une autorisation, annexe N° 8.1.1.4. Ainsi, une procédure d'autorisation simplifiée est nécessaire selon § 19 de la BImSchG sans consultation du public.

L'installation pour le recyclage thermique des boues doit être conçue de manière à ce que les limites de performance prescrites par la procédure d'autorisation simplifiée soient maximisées. Le recyclage thermique des boues d'épuration est composé principalement :

  • Réception de combustible,
  • Séchage,
  • Combustion et chaudière
  • Récupération d'énergie (turbine de contre-pression),
  • Nettoyage du gaz de fumée à 2 niveaux,
  • Cheminée avec mesure d'émission et
  • silo pour cendres.
Schéma de l'installation de mono-incinération de boues d'épuration à Halle-Lochau

Un flux partiel de la boue d'épuration drainée est d'abord entièrement séché dans le séchoir à bande basse température de type BT 20 de la sté HUBER SE. Le flux partiel séché à 90 % de résidus secs de la boue est rétromélangé avec la boue drainée restante à env. 45 % de résidus secs avant la combustion afin de garantir une combustion autonome. Le rétromélange est adapté au lit fluidisé et dépend en outre de la qualité des boues. L'alimentation en chaleur nécessaire du séchoir se fait à partir de la chaleur résiduelle de la combustion.

L'unité de mono-incinération de Halle-Lochau n'est pas réalisée sur un site de station d'épuration et nécessite donc l'organisation d'une exploitation de l'installation qui ne produit quasiment pas d'eaux usées. Une attention particulière doit ainsi être portée à l'élimination sûre ou à la récupération des buées produits par le séchage des boues d'épuration. La variante observée du séchage de boues d'épuration ne produisant quasiment pas d'eaux usées sous forme d'un séchoir d'air entrant et d'air vicié a prouvé être un concept de séchage efficace et économique. L'air vicié du séchoir à bandes est acheminé dans un traitement d'air vicié chimique séparé. Les eaux usées du laveur acide sont une solution de sulfate d'ammoniac (ASL) qui est utilisée en tant qu'engrais en agriculture. Les résidus produits par l'étape du laveur alcalin peuvent être alimentés au processus de combustion en raison de leur quantité très réduite.

À Halle-Lochau, les boues d'épuration sont recyclées de manière thermique par un incinérateur à lit fluidisé stationnaire et prévu individuellement par sludge2energy (S2E-Fluidizer). La combustion est conçue de manière à ce que les boues d'épuration fournies puissent être recyclées thermiquement sans combustibles supplémentaires lors du fonctionnement continu. L'utilisation énergétique de la vapeur produite dans la chaudière est réalisée par une turbine à vapeur de contre-pression. Les vapeurs sortantes de la turbine sont principalement utilisées pour le séchage des boues d'épuration drainées. Le besoin en énergie individuelle propre de l'installation de recyclage thermique peut être couvert par le concept d'énergie optimisé. Une installation de nettoyage de gaz de fumée est réalisée. De cette manière, aucun volume d'eaux usées devant être amené à un traitement séparé n'est produit par le nettoyage des gaz de fumée. Les valeurs limites d'émission requises selon la 17e BImSchV sont respectées par l'organisation du nettoyage de gaz de fumée en toute sécurité. Le nettoyage de gaz de fumée est conçu de sorte à ce que les cendres de boue d'épuration soient quasiment totalement séparées du gaz de fumée par la séparation préalable avant l'ajout de l'agent de sorption. Ces cendres peuvent ainsi être prises en compte lors de la récupération de phosphore ultérieure.

Les taux maximaux de récupération de phosphore en cas de destruction simultanée de toutes les substances nocives sont obtenus par la mono-incinération de boues d'épuration avec recyclage de phosphore consécutif à partir des cendres de boues produites. La masse de boues à éliminer est réduite à env. 10 % par le séchage et la combustion. Les cendres de boues comportant peu de substances nocives provenant de l'incinération à lit fluidisé sur le site de Halle-Lochau (env. 4 000 t/a) représentent un support de phosphore significatif et sont ainsi une matière première pour la production future d'engrais au phosphore.

Les conditions législatives cadres actuelles pour le recyclage des boues constituent des défis de taille pour les exploitants de stations d'épuration. Le transfert de la taille prévue des unités d'incinération vers d'autres sites en Allemagne peut entraîner une diminution temporaire des capacités de mini-incinération et offrir une contribution décisive à la résolution de l'état d'urgence actuel en ce qui concerne l'élimination des boues d'épuration. Les unités de mono-incinération décentralisées peuvent donc être un élément important d'un concept innovant de recyclage des boues d'épuration en Allemagne.