Stabilisation chimique et autres des boues (HU)

Traduction anglaise : Sludge chemical stabilization

Article en chantier

Dernière mise à jour : 20/04/2026

Étape du traitement des boues de station d’épuration visant à réduire leur pouvoir fermentescible afin de permettre leur valorisation agricole par épandage ; cette opération s'effectue sur des boues préalablement déshydratées (figure 1).

Figure 1 : Place des procédés chimiques et autres de stabilisation des boues dans les différentes filières de traitement.

Nota : Ne sont traités dans cet article que les procédés visant exclusivement à la stabilisation des boues ; d'autres procédés permettent également de stabiliser les boues, mais en poursuivant également d'autres objectifs ; ils font l'objet d'articles spécifiques :

• la digestion anaérobie permet de réduire la quantité de boue (et de MS) produite par une station d'épuration, de produire du biogaz et d'hygiéniser partiellement les boues ;
• le compostage, au delà de la stabilisation, met à disposition de l'agriculture un intrant mieux équilibré (rapport C/N), et égtalement hygiénisé ;
• le séchage thermique, à condition d'être pratiqué à des températures et siccités suffisantes, permet également de réduire drastiquement les quantités de boues à évacuer et constitue une technique à la fois stabilisante et hygiénisante.

Objectifs et différents procédés

Objectifs de la stabilisation des boues

Lorsque les boues sont destinées à une valorisation agricole, leur pouvoir fermentescible peut donner lieu à d’importantes nuisances olfactives et potentiellement à des risques sanitaires, notamment lors des opérations de reprises des tas et d’épandage.

Ce pouvoir fermentescible peut être neutralisé, ou du moins réduit, par différents procédés. Nous développerons particulièrement la stabilisation chimique par chaulage qui constitue le procédé le plus utilisé.

Stabilisation chimique

Le principe consiste à réduire le pouvoir fermentescible des boues par l’ajout de réactifs chimiques tels que la chaux, le chlorure ferrique, le sulfate d’aluminium, etc.

Chaulage des boues

Différents types de chaux

La chaux (oxyde de calcium : $ CaO $ ou hydroxyde de calcium : $ Ca(OH)_2 $) constitue le principal réactif utilisé pour stabiliser les boues.

Il existe deux types de chaux :

• les chaux calciques qui proviennent de la calcination de calcaires purs (carbonate de calcium $ CaCO_3 $) ;
• les chaux magnésiennes qui résultent de la calcination de calcaires magnésiens, principalement des dolomies.

La chaux peut être utilisées sous trois formes distinctes

• la chaux vive, qui contient principalement de l’oxyde de calcium ($ CaO $) et s’obtient après calcination dans un four d’un carbonate, au-dessus de 900 °C ;
• La chaux éteinte, qui contient majoritairement de l’hydroxyde de calcium ($ Ca(OH)_2 $) et qui résulte d'une hydratation contrôlée de la chaux vive (on parle également de chaux hydratée) ;
• Le lait de chaux, qui est constitué par une suspension de particules d’hydroxyde de calcium.

La chaux éteinte se présente sous la forme d'une poudre et le lait de chaux sous une forme liquide ou pâteuse.

Mise en œuvre du procédé

Le traitement est le plus souvent mis en œuvre en mélangeant le plus étroitement possible les boues déshydratées avec de la chaux vive et en stockant les boues ainsi traitées dans une enceinte fermée. La mise en contact des boues humides avec la chaux vive produit une réaction chimique exothermique (dégageant de la chaleur) et permet d'obtenir des boues fortement basiques (pH > 12) et très pâteuses (siccité supérieure à 30 %). Un taux de chaux d’au moins 35% par rapport à la matière sèche est alors nécessaire.

L'élévation de température (qui peut dépasser 60°) élimine une partie importante des bactéries et le pH très élevé réduit également les risques pathogènes (voir nota). Cet aspect est important car des risques sanitaires peuvent être liés aux opérations de manutention des boues, ou à la contamination des herbages, cultures et sols des parcelles sur lesquelles des épandages de boues ont été effectués. Le chaulage ne réduit pas la teneur en matière organique des boues, ce qui maintient leur qualité agricole mais leur laisse la possibilité de fermenter à nouveau si les conditions du milieu redeviennent anaérobies.

Finalement Les boues ainsi traitées sont hygiénisées, riches en nutriments et peuvent facilement être utilisées en épandage.

Nota : Pour mémoire, "Les boues hygiénisées sont des boues qui ont subi un traitement qui réduit à un niveau non détectable les agents pathogènes présents dans la boue. Une boue est considérée comme hygiénisée quand, à la suite d’un traitement, elle satisfait aux exigences définies pour ces boues à l’article 16" (cf. Art. 12 de l’arrêté du 8 janvier 1998 fixant les prescriptions techniques applicables aux épandages de boues sur les sols agricoles).

Il est également possible d'utiliser du lait de chaux ou de la chaux éteinte sur les boues déshydratées.

Ce procédé présente l'avantage de ne nécessiter qu'un volume réduit mais nécessite l'achat des réactifs.

Autres procédés de stabilisation chimique

D'autres réactifs sont parfois utilisés pour stabiliser les boues :

Les acides (principalement l'acide sulfurique) permet d'abaisser le pH à des valeurs de l'ordre de 2,0 à 2,5 ce qui réduit la masse des boues et minéralise très rapidement la matière organique.

Différents sels métalliques (chlorure ferrique, sulfate d’aluminium, etc.) peuvent également être utilisés pour réduire les nuisances olfactives et contrôler les dégagements de sulfures.

Autres procédés de stabilisation

Stabilisation aérobie

Il s'agit d'un procédé de stabilisation dans lequel la matière organique des boues est oxydée par voie biologique dans un bassin d’aération à ciel ouvert, à température ambiante. Les dispositifs d’aération sont, soit des diffuseurs d’air, soit des aérateurs de surface, ces derniers présentant l’inconvénient de provoquer à la longue une destruction mécanique des flocs préjudiciable à leur déshydratation ultérieure. La réduction de la teneur en matière organique des boues dépend du temps de séjour, de la température et des caractéristiques des boues, et ne dépasse que rarement 10 à 20%. Ce procédé est tombé en désuétude, d’une part à cause de sa forte consommation énergétique, et d’autre part de la disponibilité d’autres techniques de stabilisation.

Stabilisation aérobie thermophile

C'est un procédé de stabilisation des boues dans lequel la matière organique des boues est oxydée par voie biologique dans un bassin d’aération couvert et/ou isolé (digesteur aérobie). Une forte aération est nécessaire, et la montée en température (45 à 55°C) se fait naturellement en raison du caractère exothermique des réactions d’oxydation de la matière organique. La réduction de la teneur en matière organique des boues atteint aisément 40 à 50%. Cette filière a quasiment disparu, du fait de sa forte consommation énergétique et des difficultés d’exploitation qui s’y attachent.

Stabilisation thermique

Il s'agit d'un procédé de stabilisation des boues dans lequel la structure colloïdale de la boue est détruite par chauffage à 150/200 °C sous une pression de 15 à 20 bars pendant 30 à 60 minutes. Ce procédé facilite la déshydratation ultérieure des boues dont la teneur en matière organique est réduite de 20 à 40%. Elle permet également de limiter les émanations d'odeurs et de stériliser des boues.

Pour en savoir plus :

• Heritier, P., Dieudé-Fauvel, E., Baudez., J.-C. (2008) : Le chaulage des boues : qualité du mélange et impact sur ses propriétés mécaniques ; Ingénieries eau-agriculture-territoires ; N° spécial "Les boues résiduaires : quelle caractérisation et quels impacts expérimentaux pour l'épandage agricole ?" ; pp.33-40 ; disponible sur : https://hal.inrae.fr/hal-02591310v1
• Memento Degrémont