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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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5. Contrôle industriel des réactions biochimiques dans les réacteurs
5.1 Démarrage et arrêt des installations
La disponibilité d'une biomasse adaptée (granulaire ou floculée) améliore considérablement la procédure et le temps de démarrage des réacteurs. L'ensemencement massif est la clé du bon démarrage d'un réacteur de méthanisation.
De toutes les technologies développées à ce jour, les technologies mettant en œuvre des boues de type granulaires facilitent cet ensemencement massif (cf. § 3.4). Dès le démarrage des réacteurs, la quantité de boues nécessaires à l'application de la charge nominale en DCO est introduite dans le réacteur permettant généralement un démarrage en deux semaines et assurant des conditions de fonctionnement stables. Pour les autres technologies, l'ensemencement massif n'étant pas pratiqué pour des raisons économiques, le démarrage des installations est plus délicat. La stabilité de l'épuration est alors dépendante de l'adaptation de la charge à la quantité de boues présentes dans le réacteur et de la présence de bactéries hydrogénotrophes en quantité suffisante pour une bonne détoxification du milieu (Garcia et al., 1998). Cela est d'autant plus vrai que les bactéries méthanogènes hydrogénotrophes permettant la détoxification du milieu sont peu présentes au démarrage donnant des conditions non optimisées.
Comme nous l'avons vu précédemment, le faible besoin en énergie de maintenance des bactéries méthanogènes est utilisé pour le stockage de boues de sécurité. Cette faculté peut également être mise à profit pour arrêter quelques jours, voire plusieurs semaines (mois éventuellement) les réacteurs anaérobies dans le cadre d'un arrêt de l'usine (arrêt technique ou activité saisonnière). Dans ce cas, l'alimentation en effluents du...
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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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