Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Longtemps délaissée par les industriels français, la technologie d’épuration biologique anaérobie des effluents suscite enfin un intérêt depuis quelques années auprès des industriels. La méthanisation des eaux usées permet non seulement de produire un biogaz énergétique riche en méthane, mais aussi de réduire considérablement la production des boues biologiques. Cet article décrit les processus biochimiques et les différentes étapes de la fermentation méthanique. La conception et le dimensionnement des réacteurs sont détaillés, ainsi que les paramètres en jeu dans le contrôle industriel de cette technologie. De par la production d’une énergie verte à partir de la pollution organique, la méthanisation s’inscrit parfaitement dans la démarche de développement durable.
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Long overlooked by French industrialists, the anaerobic biological purification of effluents has recently come to their attention. The methanization of wastewater does not only produce an energetic biogas rich in methane, but also significantly reduces the production of biological sludge. This article describes the biochemical processes and the various stages of methane fermentation. The design and sizing of reactors are detailed as well as the parameters involved in the industrial control of this technology. Due to the production of green energy from organic pollution, methanization is fully in line with the sustainable development approach.
Auteur(s)
-
Paul BOULENGER : Ingénieur ENSIA - Ingénieur constructeur conseil, PBOrganisation
-
Yannick GALLOUIN : Ingénieur constructeur conseil, PBOrganisation
INTRODUCTION
Apparue au niveau industriel dans les années 1970, la méthanisation, technologie d'épuration biologique anaérobie des effluents, a rencontré beaucoup de difficultés pour se développer en France alors qu'elle connaissait un essor considérable dans de nombreux pays européens et américains. Elle a connu un développement exceptionnel dans des pays comme le Brésil et connaît une véritable explosion dans le Sud-Est asiatique, en particulier en Chine.
En France, cette technologie a souffert d'une prise de conscience tardive de la part de nombreux constructeurs et a été l'objet d'un nombre significatif de contre-références qui ont freiné son développement dans les années 1980-1990. Elle est toujours l'objet d'idées préconçues et fausses en même temps qu'elle est peu ou mal connue de nombreux enseignants et prescripteurs.
Nous observons depuis quelques années un ralliement des grands constructeurs français et des industries vers cette technologie autrefois délaissée. Les problèmes énergétiques actuels entraînent un engouement pour cette voie d'épuration. À tels points que certains industriels sont prêts à collecter des déchets organiques chez d'autres industriels pour produire de l'énergie.
Les deux caractéristiques principales de la méthanisation des eaux usées sont la production d'un biogaz riche en méthane et une réduction considérable de la production des boues biologiques en excès. Cette technologie est remarquablement adaptée au traitement des eaux usées industrielles. De plus, la méthanisation est une technologie qui s'inscrit parfaitement dans la démarche de développement durable. Elle permet la production d'une énergie verte, du biogaz, à partir de la pollution organique.
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Contrôle industriel des réactions biochimiques dans les réacteurs
En anglais
4. Conception des réacteurs – Hydraulique et aérodynamique des réacteurs
L'efficacité des réacteurs est fondamentalement liée à leur capacité à favoriser le contact molécules polluantes - bactéries. Le milieu réactionnel doit être turbulent. Les facteurs à prendre en compte sont la vitesse de circulation du liquide dans le réacteur (énergie mécanique dépensée pour l'introduction du liquide qui se dissipe dans le réacteur et énergie apportée par les équipements de mélange comme les agitateurs ou les dispositifs de recirculation) et la production de bulles de biogaz qui est à l'origine de mouvements de circulation interne de la masse liquide. Cette dernière est en quelque sorte une « énergie gratuite » mais dont le déploiement n'est pas sans impact sur le dimensionnement des réacteurs dans la mesure où le phénomène de coalescence des bulles de gaz peut perturber de manière importante le maintien des boues dans les réacteurs (flottation et expulsion des boues au sommet des réacteurs vers l'extérieur avec le courant liquide).
Comme vu au § 3.1, l'évolution des réacteurs a permis d'utiliser des charges volumiques croissantes (réacteurs plus petits) et/ou des réacteurs plus élancés permettant une emprise au sol réduite. L'importance de l'hydraulique et l'aérodynamique s'est accrue avec cette évolution pour devenir un paramètre déterminant.
4.1 Contact entre molécules polluantes et bactéries
La vitesse de diffusion des molécules dissoutes dans un liquide au repos est relativement faible. Elle est largement dépendante de la concentration desdites molécules aux différents points du volume considéré. Il est donc nécessaire de favoriser le contact par une mise en mouvement du liquide afin de renouveler la couche de celui-ci à la « surface » des bactéries (boues libres), des agrégats de bactéries (films bactériens sur les supports fixes ou mobiles...
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
MULDER (R.) - Biological wastewater treatment for industrial effluents : technology and operation. - Paques BV (2003).
ROUX (B.) - FARDEAU (M.-L.) - ARNAUD (T.) - GARCIA (J.-L.) - Fermentation méthanique d'effluents viticoles : utilisation d'un inoculum adapté. - Actes de colloque, 2e congrès international sur le traitement des effluents vinicoles, Cemagref 1998, Bordeaux (France), 5-7 mai 1998.
CAMILLERI (C.) - Startup of fixed film stationary bed anaerobic reactors in anaerobic digestion. - 5th International Symposium Bologne....
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