Bibliographie & annexes
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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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Paul BOULENGER : Ingénieur ENSIA - Ingénieur constructeur conseil, PBOrganisation
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Yannick GALLOUIN : Ingénieur constructeur conseil, PBOrganisation
INTRODUCTION
Lpparue 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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Maîtrise technologique de l'anaérobiose : les différents procédés
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2. Processus biochimiques anaérobies dans la méthanisation des liquides
Le lecteur pourra également consulter l'article [J 3 943] Méthanisation des effluents industriels liquides des Techniques de l'Ingénieur.
L'anaérobiose est un état caractérisé par une absence totale d'oxygène mais aussi par le caractère relativement toxique de ce dernier vis-à-vis des micro-organismes qui se développent dans un tel milieu totalement privé d'oxygène.
On distinguera par conséquent l'anaérobiose de l'anoxie qui est caractérisée par un très faible taux ou une absence d'oxygène dissous et la présence d'oxygène lié (nitrates, sulfates). Dans ce cas, l'oxygène joue vis-à-vis de certains micro-organismes un rôle d'inhibiteur de l'activité et non pas de toxique. C'est le cas des bactéries dénitrifiantes dont l'activité de dénitrification est très ralentie sinon inexistante dès que la teneur en oxygène dissous du milieu est supérieure à 0,3 mg/L. Elles peuvent rester présentes et potentiellement actives en quasi-permanence dans un bassin d'épuration biologique bien oxygéné comme dans un réacteur anaérobie en mettant en œuvre d'autres voies biologiques.
La voie de dégradation de la matière carbonée par anaérobiose peut être découpée en trois grandes étapes explicitées ci-après (cf. figure 1).
2.1 Hydrolyse et acidification
Dans ce paragraphe, nous regroupons les deux premières étapes de la fermentation méthanique que sont la solubilisation-liquéfaction des composés organiques insolubles et l'acidification des molécules solubilisées complexes. Ces deux premières étapes sont effectuées par des micro-organismes appelés « bactéries hydrolytiques et fermentaires » (cf. figure 1).
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Dans le cas des matières organiques non solubles, une étape préliminaire de liquéfaction-solubilisation...
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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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