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Auteur(s)
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Jean-Claude BOEGLIN : Ingénieur chimiste, docteur ès Sciences - Président d’honneur de l’Institut de recherches hydrologiques (IRH) Environnement Nancy - Conseiller Scientifique de l’Institut de promotion industrielle (IPI) Environnement Industriel Colmar
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L‘élimination de la pollution organique carbonée et azotée (sous forme colloïdale ou en solution), lorsqu’elle présente une biodégradabilité satisfaisante, est essentiellement le fait des procédés biologiques d’épuration. Ils constituent le mode de traitement le plus utilisé des eaux résiduaires urbaines et de bon nombre d’eaux résiduaires industrielles, en raison de leur efficacité et de leur rusticité.
Communément appelés traitements secondaires, les procédés biologiques sont généralement mis en œuvre dans une chaîne de traitement d’eaux rési-duaires. Ils se situent à l’aval, d’une part, des prétraitements assurant la séparation des matières volumineuses denses (déchets, graviers, sables) et gênantes (huiles, graisses…) et, d’autre part, des traitements de décantation primaire ou physico-chimiques dont l’objet est d’assurer l’élimination partielle, voire totale, de la pollution particulaire et, si nécessaire, de celle qui possède un caractère toxique.
Notons également que dans certains cas, l’épuration biologique peut avoir pour but d’affiner la qualité de l’eau dans le cadre d’un traitement de finition ou tertiaire qui porte sur la réduction de la pollution résiduelle aussi bien carbonée qu’azotée.
Le présent article procède :
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à un rappel sommaire des principes fondamentaux de l’épuration biologique et plus précisément des mécanismes réactionnels intervenant dans la métabolisation des matières organiques en milieu aérobie et anaérobie ;
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à la description des différentes technologies de traitement assurant la dégradation par voie bactérienne de la pollution carbonée et azotée en situant les critères de dimensionnement, les performances épuratoires pouvant être obtenues et les domaines d’applications industrielles.
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Traitements d’élimination de la pollution azotéeArticle inclus dans l'offre
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4. Traitements biologiques anaérobies
4.1 Processus biochimiques anaérobies de méthanisation
La méthanisation ou digestion méthanique, très utilisée pour la stabilisation des boues résiduaires des stations d’épuration urbaines, est un traitement biologique de dépollution des effluents liquides organiques par fermentation anaérobie. La digestion assure la conversion de la majeure partie du carbone organique en un biogaz combustible composé en grande partie de méthane .
De nos jours, vu le coût élevé de l’énergie, la digestion anaérobie est un procédé particulièrement bien adapté pour le traitement d’effluents industriels concentrés en pollution organique et produits à des débits pas trop importants.
Il s’avère en effet que la méthanisation présente un certain nombre d’avantages par rapport aux traitements aérobies classiques, en particulier :
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faible consommation d’énergie pour les besoins du traitement ;
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production d’un biogaz combustible, pouvant être utilisé industriellement et dont la récupération est d’autant plus intéressante que la pollution organique est concentrée ;
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enfin une faible production de boues biologiques en excès (de l’ordre de 5 fois moins que pour un traitement aérobie).
En contrepartie, la cinétique des réactions mises en jeu dans la méthanisation est lente ce qui se traduit par un investissement élevé compte tenu de l’importance en volume des réacteurs biologiques anaérobies.
La digestion anaérobie s’effectue spontanément lorsqu’une pollution organique concentrée est maintenue en l’absence d’oxygène.
Les processus biochimiques intervenant dans la dégradation anaérobie des composés organiques s’opèrent en deux étapes essentielles :
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