Réponse rapide : Une usine de pâte et papier produit trois boues très différentes : la boue primaire (fibres et charges provenant du clarificateur, facile à déshydrater), la boue secondaire (biologique, issue de l'étape d'aération, difficile à déshydrater) et, dans les usines de papier recyclé, la boue de désencrage (fibres, encre, argile et carbonate de calcium). Les presses à vis et les presses à bandes traitent bien la boue primaire fibreuse ; un filtre-presse à chambres ou à membranes est le meilleur choix pour la boue de désencrage à forte teneur en cendres, pour le mélange de boues primaires et secondaires lorsqu'un gâteau supérieur à 35–40 % de solides est nécessaire pour la combustion en chaudière ou la mise en décharge, et pour la boue de chaux et les résidus de liqueur verte dans les usines kraft.
Les trois boues d'une papeterie
Toute discussion sur les boues de pâte et papier doit commencer par séparer les flux, car le mauvais choix d'équipement de déshydratation provient généralement du fait de les traiter comme un seul matériau.
| Boue | Source | Ce qu'il contient | Comportement de déshydratation |
|---|---|---|---|
| Boues primaires | Clarificateur primaire ou DAF sur l'effluent de l'usine | Fibres courtes, fines, charge (argile, carbonate de calcium, talc), un peu d'amidon et de colle | Facile : fibreux, forme un gâteau ouvert, haute déshydratabilité |
| Boues secondaires (biologiques) | Station d'épuration à boues activées, lagune aérée, MBBR ou MBR traitant l'effluent | Floc bactérien, polymère extracellulaire, eau liée | Dur : compressible, gélatineux, forte demande en polymères |
| Boues de désencrage | Étapes de flottation et de lavage d'une ligne de fibres recyclées (DIP) | Encre, argile de couchage et carbonate, fibre courte, stickies ; 40–60 % de cendres | Modéré : une teneur élevée en cendres le rend dense, mais les fines colmatent le tissu |
| Boue de chaux et résidus | Kraft recausticizing : carbonate de calcium provenant du clarificateur de liqueur blanche ; résidus de liqueur verte | Solides inorganiques fins, alcalins, chauds | Inorganique et facile à traiter sur un filtre-presse ; les résidus sont collants et alcalins |
La plupart des usines mélangent les boues primaires et secondaires avant la déshydratation, généralement dans un rapport compris entre 2:1 et 4:1 en poids sec, car les fibres présentes dans les boues primaires agissent comme un adjuvant de filtration et entraînent les boues biologiques avec elles. Ce rapport est le facteur déterminant le plus important de la qualité de déshydratation des boues mélangées, et la conception du traitement des effluents de l'usine le fixe. Notre guide pour quand le DAF est nécessaire couvre le stade primaire, et MBR vs MBBR vs SBR le stade biologique.
Ce à quoi le gâteau est destiné détermine la cible
Les boues de pâte et papier ont plus d'utilisations finales que la plupart des boues industrielles, et chacune a une teneur en humidité cible :
- Combustible pour chaudière Dans la chaudière à écorces ou à biomasse de l’usine : la boue doit être suffisamment sèche pour contribuer à la chaleur plutôt que de l’absorber. En dessous d’environ 35 % de solides, la boue constitue une perte nette d’énergie dans la chaudière ; 40–50 % de solides est l’objectif habituel, et plus élevé est préférable.
- DéchargeLa plupart des juridictions exigent un gâteau qui réussisse un test de filtre-presse et soit suffisamment stable pour être transporté, en pratique 25 à 35 % de solides pour les boues mixtes. Les frais d'enfouissement sont facturés à la tonne humide, donc chaque point de solides compte.
- Épandage sur terrain et compostage20 à 30 % de solides suffisent ; la contrainte concerne les contaminants plutôt que la siccité.
- Fours à ciment, fabrication de briques et de panneauxLe lisier de désencrage, avec sa teneur élevée en minéraux, est une matière première ; le four ou l'usine fixe la spécification d'humidité, généralement 40 à 60 % de solides.
Le choix de l'équipement découle de l'objectif. Une presse à bande atteint confortablement 20–30 % de matières sèches sur des boues mixtes ; une presse à vis atteint 25–35 % sur des boues fibreuses ; un filtre-presse à chambres atteint 35–45 % ; un filtre-presse à membranes atteint 40–55 % sur des boues de désencrage et mixtes. Si le gâteau est destiné à une chaudière ou à un four, le filtre-presse est généralement le seul équipement qui y parvient sans séchage thermique.
Comparaison des équipements pour les boues de papeterie
| Équipement | Boues primaires / fibreuses | Primaire mixte + secondaire | Boues de désencrage | Notes |
|---|---|---|---|---|
| Presse à vis | 30–40 % de solides, excellent | 25–35% | 25–35 %, usure de l'écran due aux cendres | Faible consommation d'énergie, continu, tolérant aux fibres ; peu performant sur les boues à faible teneur en fibres |
| Filtre-presse à bande | 25–35% | 20–30% | 25–35% | Continu, faible capital ; sensible aux polymères ; gâteau plus humide |
| Centrifugeuse à décanteur | 25–35% | 20–30% | 30–40% | Compact ; haute puissance et polymère ; la fibre peut envelopper le rouleau |
| Filtre-presse à chambres | 35–45% | 30–40% | 40–50% | Lot; gâteau le plus sec parmi les équipements conventionnels ; l'aveuglement du tissu par les fines et les collants doit être géré |
| Filtre-presse à membrane | 40–50% | 35–45% | 45–55% | La compression compense la fraction biologique compressible ; cycle le plus court pour une humidité cible |
Une configuration courante dans les grandes usines est une presse à vis ou une presse à bande pour les boues primaires de routine et un filtre-presse pour les boues de désencrage ou mixtes qui doivent être envoyées à la chaudière. Voir notre Comparaison entre filtre-presse, centrifugeuse et presse à bande et notre Presse à vis multi-disques page.
Conception d'une presse à filtre pour les boues de papeterie
Conditionnement
Les boues primaires ne nécessitent souvent pas de polymère sur un filtre-presse, ou seulement une petite quantité. Les boues mixtes nécessitent un polymère cationique à une dose qui augmente avec la fraction biologique, typiquement 2 à 6 kg de polymère actif par tonne sèche. Les boues de désencrage répondent fréquemment à un système double : une faible dose de coagulant inorganique (alun ou chlorure de polyaluminium) suivie de polymère. Des essais en jar test et un essai sur feuille filtrante sur vos propres boues valent une journée de travail pour quiconque ; ils déterminent le polymère, la toile et le temps de cycle.
Tissu
La fibre ne colmate pas le tissu ; ce sont les fines, le revêtement d'argile, le carbonate et les stickies qui le font. Pour les boues primaires, un tissu en polypropylène multifilament ou en feutre aiguilleté se détache bien. Pour les boues de désencrage, passez à un monofilament ou à une combinaison mono/multifilament avec une face calandrée et une faible perméabilité, et prévoyez un lavage régulier du tissu à haute pression, car les stickies (adhésifs provenant du papier recyclé) s'accumulent à la surface du tissu. Un lavage alcalin à chaud les élimine ; notre guide de sélection des tissus et notre article sur liaison de tissu Donnez les détails.
Alimentation et cycle
Les boues papetières ne sont pas abrasives, de sorte qu'une pompe centrifuge ou à vis excentrée avec une montée en pression jusqu'à 6–8 bar suffit. Les boues fibreuses remplissent et filtrent rapidement : des cycles de 45 à 90 minutes sont courants pour les boues primaires, plus longs pour les boues mixtes à forte fraction biologique. Le pressage membranaire à 12–15 bar pendant 10–20 minutes élimine les derniers points d'humidité et, plus important encore, homogénéise le gâteau afin qu'une chaudière reçoive un combustible constant.
Manipulation du gâteau
Le gâteau fibreux est cohérent et se détache proprement, mais il est volumineux et peut former des voûtes dans une trémie. Concevez la décharge du gâteau avec une trémie large, un déchiqueteur si le gâteau est acheminé vers une vis d'alimentation de chaudière, et une capacité de convoyeur suffisante pour la décharge instantanée d'une presse à 100 plateaux, qui libère plusieurs tonnes en quelques minutes. Notre page sur presses entièrement automatiques couvre l’automatisation du déchargement et du lavage des tissus.
Boues de chaux et résidus de liqueur verte dans les usines kraft
Dans une usine de pâte kraft, l'atelier de recaustification produit deux solides inorganiques. La boue de chaux (carbonate de calcium) est normalement déshydratée sur un filtre à tambour à préenduit en amont du four à chaux, mais lorsque le four est à l'arrêt ou que la boue est vendue, un filtre-presse produit un gâteau à 65–75 % de solides sans préenduit. Les résidus de liqueur verte, le résidu sombre du clarificateur de liqueur verte, sont collants, alcalins et chauds, et constituent l'un des services de filtre-presse les plus délicats de l'industrie : prévoir une presse à chambres avec des plateaux en polypropylène haute température, un tissu choisi pour le détachement plutôt que pour la clarté, et un lavage minutieux. Les gâteaux de résidus à 50–60 % de solides sont mis en décharge ou, de plus en plus, utilisés comme amendement du sol. Notre filtre-presse de l'industrie chimique La page couvre les matériaux de plaque pour les services à chaud et alcalins.
La réutilisation de l'eau et les boues qui l'accompagnent
Les usines qui ferment leurs circuits d'eau, que ce soit pour respecter les limites de rejet ou pour réduire la prise d'eau douce, concentrent les solides dissous et les fines dans l'eau de process. Les étapes de traitement supplémentaires qui en découlent (DAF, filtration membranaire, évaporation) produisent chacune davantage de boues ou de concentrats, et le système de déshydratation doit être dimensionné en conséquence. Nos articles sur zéro rejet liquide et sur quelle quantité de boues une station d'épuration produit Donnez la méthode pour estimer cette charge.
Questions fréquemment posées
Quelle est la meilleure façon de déshydrater les boues de papeterie ?
Cela dépend de la boue et de la destination du gâteau. Les presses à vis et à bande conviennent aux boues primaires fibreuses destinées à la mise en décharge ou à l'épandage agricole. Pour les boues de désencrage, pour les boues mixtes destinées à une chaudière, et pour toute application nécessitant un gâteau supérieur à 35–40 % de matières sèches, un filtre-presse à chambres ou à membranes est le choix habituel.
Quel degré de siccité du gâteau un filtre-presse atteint-il sur les boues papetières ?
Typiquement, 35 à 45 % de solides sur les boues primaires ou mixtes avec une presse à chambre et 40 à 55 % avec une presse à membrane ; les boues de désencrage, en raison de leur teneur élevée en cendres, atteignent le haut de ces fourchettes.
Pourquoi la boue secondaire est-elle si difficile à déshydrater ?
C'est un floc biologique contenant une grande quantité d'eau liée dans des polymères extracellulaires. Il est compressible, donc une pression plus élevée seule ne suffit pas. Le mélanger avec des boues primaires fibreuses dans un rapport de 2:1 à 4:1, doser un polymère cationique et utiliser une presse à membrane sont les solutions pratiques.
À quel point la boue doit-elle être sèche pour brûler dans la chaudière de l'usine ?
En dessous d'environ 35 % de matières solides, les boues absorbent plus de chaleur en évaporant leur eau qu'elles n'en libèrent en brûlant ; 40 à 50 % de matières solides ou plus constituent l'objectif habituel pour une contribution nette. Un filtre-presse à membrane est le moyen courant d'y parvenir sans sécheur.
Qu'est-ce que la boue de désencrage et comment est-elle déshydratée ?
Les rejets des étapes de flottation et de lavage d'une ligne de papier recyclé : encre, argile de couchage, carbonate de calcium, fibres courtes et stickies, avec 40 à 60 % de cendres. Ils se déshydratent bien dans un filtre-presse avec un tissu monofilament calandré et un lavage régulier du tissu, et le gâteau est souvent utilisé dans les fours à ciment ou la fabrication de panneaux.
Une presse à filtre peut-elle traiter la boue de chaux et les résidus de liqueur verte ?
Oui. La boue de chaux se filtre facilement jusqu'à 65–75 % de solides. Les résidus sont collants, chauds et alcalins et nécessitent des plaques résistantes à la chaleur, un tissu à démoulage facile et un lavage complet, atteignant environ 50–60 % de solides.
Dites-nous vos types de boues, leur ratio, leur tonnage et où va le gâteau, et nous vous proposerons la presse, le tissu et le conditionnement adaptés : demander une proposition de déshydratation des boues de papeterie.
Références : US EPA — Lignes directrices sur les effluents des usines de pâte à papier, de papier et de carton, 40 CFR Part 430, US EPA — Fiche d'information sur le secteur des pâtes et papiers, Bureau européen IPPC — Document de référence sur les meilleures techniques disponibles pour la production de pâte à papier, de papier et de carton.
Cet article fait partie de notre guide sur Déshydratation des boues d'eaux usées.