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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Processus biochimiques anaérobies dans la méthanisation des liquides
En anglais
1. Définitions et précisions sur l'application de l'anaérobiose en assainissement
La méthanogénèse est un processus biologique naturel qui permet de transformer par voie anaérobie, c'est-à-dire en milieu privé d'oxygène, un substrat complexe pouvant être composé de molécules organiques « lourdes », souvent insolubles, en méthane (biogaz). L'illustration la plus spectaculaire de ce phénomène réside dans la formation des nappes pétrolifères à partir de dépôts de végétaux avec comme étape ultime les gisements de gaz naturel.
En remarque préalable, il convient de distinguer la méthanisation des solides en suspension dans l'eau (méthanisation des boues des stations d'épuration urbaines ou industrielles), plus avantageusement dénommée « digestion des boues », de la méthanisation des liquides qui va concerner les matières en solution dans lesdits liquides. En effet, même si ces deux technologies mettent en œuvre les mêmes réactions biologiques et les mêmes espèces bactériennes, elles se distinguent par les durées de rétention dans les réacteurs en ce sens que les solides en suspension doivent d'abord être solubilisés avant de pouvoir être méthanisés. L'opération biologique de solubilisation est une opération lente (plusieurs jours, voire plusieurs dizaines de jours de temps de rétention hydraulique) qui constitue le facteur limitant de l'opération de digestion.
La méthanisation des liquides ne requiert le plus souvent que quelques heures de temps de contact, en particulier lorsqu'on utilise les procédés les plus modernes (3,5 à 5 h en brasseries, 5 à 7 h en papeteries de papiers recyclés). Il est donc préférable de procéder à la séparation des solides en suspension (teneur en MES admissible de l'ordre de 200 à 300 mg/L) pour réduire les coûts d'investissements (taille des réacteurs). Les matières solides seront traitées séparément par des moyens adaptés permettant chaque fois que possible de valoriser ces matières, voire de les digérer séparément.
Si la digestion des solides a été mise en œuvre depuis le début du XXe siècle, en particulier grâce aux travaux d'Imhoff et de Ducellier (exemple de la fosse Imhoff), la méthanisation des eaux usées industrielles est une technique récente (première apparition dans les années 1960 à 1970). Son développement a été...
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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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