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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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Conception des réacteurs – Hydraulique et aérodynamique des réacteurs
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3. Maîtrise technologique de l'anaérobiose : les différents procédés
3.1 Historique de l'évolution des réacteurs
Contrairement au domaine du traitement des boues où l'utilisation de l'anaérobiose est ancienne, le traitement par anaérobiose des eaux contenant une concentration en matière organique beaucoup plus faible et surtout avec des substrats moins complexes a été marqué par un certain nombre d'échecs.
En France par exemple, un premier réacteur a été réalisé dans l'industrie papetière dans les années 1965-1970 : ce réacteur n'a jamais véritablement démarré. La nature des eaux à traiter (fabrication de pâte de paille à froid) se prêtait particulièrement mal à une première tentative, les composés principaux étant très difficilement hydrolysables (composés ligneux).
Il faudra attendre 1976 pour voir être construite une seconde installation, cette fois par un constructeur britannique. Cette unité importante prévue pour traiter plus de 10 tonnes/jour de DCO (industrie de l'amidon) a été très vite confrontée à des problèmes de développement de bactéries filamenteuses rendant très difficile la décantation des boues. L'utilisateur n'a pas suivi le concepteur pour appliquer certains aménagements (ajout de micronutriments et d'un garnissage) conduisant à un échec qui a marqué l'opinion plus de 15 années après la réalisation. On comptera encore une réalisation d'un constructeur danois (industrie de la pectine) avant que le premier constructeur français ne construise sa première unité en conserverie de légumes (1981-1982).
Les premières installations construites par des français sont des unités destinées aux eaux usées de sucrerie. Réalisées en 1978-1979 par un institut professionnel, ce sont des installations rustiques en partie inspirées par les réalisations néerlandaises dans la même industrie.
L'industrie française a alors porté son effort de recherche dans la voie des réacteurs de troisième génération (« films fixés » en filtres bactériens anaérobies) puis dans celle des « lits fluidisés ». Les filtres ont constitué l'essentiel des réalisations françaises jusqu'en 1987.
Parallèlement à l'étranger et tout particulièrement aux Pays-Bas se développait depuis de nombreuses années (début des années 1970) une technologie de seconde génération utilisant les lits de...
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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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