index

CENTRE DE RECHERCHE SUR LA PROPRETE & LENERGIE

Guide mthodologique pour lexploitation dunits de mthanisation de dchets solides

Projet METHAPI-Expertise

Pierre BUFFIERE, Matthieu CARRERE, Olivier LEMAIRE, Javier VASQUEZ

Juillet 2007

Rsum

Guide mthodologique pour lexploitation dunits de mthanisation de dchets solides Au cours de ces dernires annes, le traitement de dchets solides par mthanisation sest trs fortement dvelopp en Europe. Malheureusement, le niveau de fiabilit de ce type dinstallation nest pas encore optimum et de nombreux problmes dexploitation, dorigine mcanique ou biologique, peuvent tre rencontrs sur ce type dunit. Le prsent guide, labor dans le cadre du projet LIFE ENVIRONNEMENT appel METHAPI EXPERTISE, a pour objectif de transmettre des donnes essentielles quil est important de prendre en compte lors de la conception ou de lexploitation dune unit de mthanisation de dchets solides. La comprhension de la technologie tant primordiale, la premire partie de ce document dfinit la mthanisation et prsente les diffrents types de procds pouvant tre utiliss. La deuxime partie du guide donne les prconisations essentielles pour faciliter lexploitation de ce type dunit. A ce niveau, les considrations sont aussi bien dordre mcaniques que biologiques. Enfin, une ultime partie sattache rappeler limportance des consignes de scurit respecter et de la formation du personnel exploitant.

Methodological guide for anaerobic digestion plant operation on solid waste

Summary From the last decade, we are witnessing a great development of anaerobic digestion of solid waste in Europe. Unfortunately, the level of reliability of these plants is not yet optimized. Multiple operating problems, going from mechanical to biological, are reported. The main objective of the present guide, produced during the LIFE ENVIRONMENT project called METHAPI EXPERTISE, is to transfer the essential information necessary to take into consideration during the design and/or operation of a solid waste anaerobic digestion plant. The main element is the understanding of the technology. Therefore, the first part of the guide defines anaerobic digestion and presents the different processes that could be used. The second part of the guide proposes basic recommendations to simplify operation of this kind of plant. Recommendations include mechanical and biological aspects. Finally, the last part insists on the extreme importance of two key aspects in plant operation: respect of safety rules and training of plant personnel.

Centre de Recherche Propret & Energie

Juillet 07

2

SOMMAIRE

I. A.

INTRODUCTION PREAMBULE ...................................................................................................................5 1.a) b) c)

QUEST-CE QUE LA METHANISATION ? PRINCIPE, GENERALITES, REACTIONS BIOLOGIQUES. .............................5 Quest-ce que la mthanisation ? ..........................................................................................................5Lhydrolyse ........................................................................................................................................................6 Lacidognse ...................................................................................................................................................6 Lactognse ...................................................................................................................................................6 (1) Bactries actognes productrices obliges d'hydrogne.............................................................................6 (2) Bactries mono ou homoactognes ............................................................................................................7 d) La mthanognse............................................................................................................................................7

2.a) b)

Les ractions biologiques et la mthanisation.......................................................................................7Principe des ractions biologiques ....................................................................................................................7 Caractristiques de la raction de mthanisation..............................................................................................8

B. 1. 2. 3.a) b) c) d)

LES PROCEDES EN PLACE PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT ........................................................................8 Digestion humide / digestion sche.......................................................................................................9 Msophile / thermophile ........................................................................................................................9 Inventaire des diffrentes techniques de mthanisation .......................................................................9Les procds extensifs......................................................................................................................................9 Digestion humide...............................................................................................................................................9 Digestion sche ...............................................................................................................................................10 Les prtraitements...........................................................................................................................................11

C. D. II. A. 1.a) b) c)

LES DECHETS CONCERNES .........................................................................................................................11 LES SOUS-PRODUITS ET LEURS CARACTERISTIQUES ....................................................................................12 PRECONISATIONS ESSENTIELLES POUR LEXPLOITATION DUNITES DE METHANISATION......14 ASPECTS MECANIQUES ..............................................................................................................................14 Rception Pr-traitement..................................................................................................................14Objectifs / Attentes ..........................................................................................................................................14 Moyens / matriel ............................................................................................................................................14 Points critiques et prconisations ....................................................................................................................14

2.a) b) c)

Alimentation .........................................................................................................................................15Objectifs / contraintes respecter ...................................................................................................................15 Moyens / matriel ............................................................................................................................................16 Points critiques et prconisations ....................................................................................................................16

3.a) b) c)

Digestion..............................................................................................................................................17Objectifs / contraintes respecter ...................................................................................................................17 Moyens / matriel ............................................................................................................................................17 Points critiques et prconisations ....................................................................................................................17

4.a) b) c)

Dshydratation ....................................................................................................................................18Objectifs / contraintes respecter ...................................................................................................................18 Moyens / matriel ............................................................................................................................................18 Points critiques et prconisations ....................................................................................................................18

5.a) b) c)

Circuit biogaz .......................................................................................................................................20Objectifs / contraintes respecter ...................................................................................................................20 Moyens / matriel ............................................................................................................................................20 Points critiques et prconisations ....................................................................................................................20

B. 1.a) b) c)

GESTION DES SOUS-PRODUITS ...................................................................................................................21 Biogaz..................................................................................................................................................21Gestion des alas de production (quantit/qualit) .........................................................................................21 Traitement .......................................................................................................................................................21 Valorisation ......................................................................................................................................................21

2.a) b)

Digestat................................................................................................................................................22Traitement .......................................................................................................................................................22 Valorisation......................................................................................................................................................22

3.a) b)

Effluents liquides .................................................................................................................................22Traitement .......................................................................................................................................................22 Valorisation......................................................................................................................................................23

4.a)

Refus ...................................................................................................................................................23Traitement .......................................................................................................................................................23Juillet 07


3

C. 1.a) b)

ASPECTS BIOLOGIQUES..............................................................................................................................23 Connaissance du dchet entrant.........................................................................................................23Paramtres......................................................................................................................................................23 Quelques valeurs de rfrence .......................................................................................................................25

2.a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

Paramtres cls de la digestion ..........................................................................................................27Temprature....................................................................................................................................................27 Taux de MS .....................................................................................................................................................27 Temps de sjour ..............................................................................................................................................27 Charge organique............................................................................................................................................27 Production de biogaz et % de CH4 ..................................................................................................................27 pH ....................................................................................................................................................................28 TAC .................................................................................................................................................................28 AGV.................................................................................................................................................................28 Azote ...............................................................................................................................................................29 H2S ..................................................................................................................................................................29

3.a) b) c)

Paramtres cls du compostage .........................................................................................................30La temprature ................................................................................................................................................30 Loxygne ........................................................................................................................................................30 Lhumidit ........................................................................................................................................................31

III. A. B. IV. A. 1. 2. 3. B. V.

OUTILS DE PILOTAGE ET SUIVI BIOLOGIQUE DE LUNITE................................................................32 OUTILS DE SUIVI ........................................................................................................................................32 UNITES ET CONVERSIONS ...........................................................................................................................33 SECURITE ET FORMATION .....................................................................................................................35 SECURITE .................................................................................................................................................35 Biogaz..................................................................................................................................................35 Travail sous pression...........................................................................................................................37 Risque biologique ................................................................................................................................37 FORMATION ...............................................................................................................................................38 CONCLUSION............................................................................................................................................39

BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................................................................40


Juillet 07

4

I. INTRODUCTION PREAMBULE A. Quest-ce que la mthanisation ? Principe, gnralits, ractions biologiques.1. Quest-ce que la mthanisation ? La digestion anarobie ou mthanisation est un procd la fois ancien et nouveau. Ancien car le phnomne naturel de fermentation en gaz inflammable dans les marais a t identifi par VOLTA en 1776. Nouveau car la mise en uvre industrielle de cette biotransformation remonte aux annes 1950, pour la digestion de boues, et au dbut des annes 1990 pour les dchets. La mthanisation a par ailleurs connu des stades de dveloppement divers. Dans les annes 70, la suite du premier choc ptrolier, elle a t lune des voies envisages par les pouvoirs publics pour assurer une relative autonomie nergtique aux utilisateurs. Par la suite, son application a t surtout concentre sur la dpollution (en particulier des effluents issus des industries agro-alimentaires) en raison de sa capacit traiter des effluents concentrs en matire organique et de la faible production de boues biologiques quelle engendre (3 5 fois moins que les stations dpurations classiques, boues actives). En dfinitive, la mthanisation est dsormais considre comme une mthode qui permet la fois de rcuprer de lnergie et dliminer des dchets (ou den rduire le volume). La mthanisation est un procd biologique se droulant en absence doxygne et au cours duquel la matire organique est convertie en biogaz (compos principalement de mthane, CH4, et de dioxyde de carbone, CO2). Ce sont principalement des bactries et des arch (micro-organismes proches des bactries) qui ralisent ces conversions. Cette transformation est complexe, car il sagit dans le cas des dchets de passer dune forme solide (par exemple un morceau de carton) une forme soluble (par exemple des sucres ou des protines) qui peut tre utilise par les bactries. En raison de cette complexit, la totalit des transformations nest pas ralise par une seule espce, mais par un ensemble (un consortium), au sein duquel chaque groupe ralise une partie du travail de dcomposition (Figure 1). Le schma classique identifie quatre tapes de transformation : lhydrolyse, lacidognse, lactognse et la mthanognse.


Juillet 07

5

M atire organique (Sucres, Proteines, Lipides, etc ) M icro-organism es hydrolytiques et ferm entatifs

hydrolyse acidognse

Alcools Acides organiques (sauf actate) Actognes H 2 , CO 2 Hydrognotrophes Actate Actotrophes

actognse

m thanognseCH 4 , CO 2

Figure 1 : Schma simplifi de la mthanisation. a) Lhydrolyse Cette phase concerne la dgradation de molcules organiques complexes en monomres. Les composs tels que les polysaccharides (comme la cellulose), les protines, les lipides sont hydrolyss en sucres simples, en acides amins et en glycrol et acides gras respectivement. Cette transformation est assure par des enzymes extracellulaires. La plupart des molcules solubles sont facilement hydrolysables. Mais cette tape peut savrer dlicate dans le cas des composs peu solubles ou solides, comme cest le cas pour les dchets. b) Lacidognse Cette phase, galement appele phase fermentative, transforme les diffrents monomres issus de lhydrolyse en acides organiques courte chane (2 6 carbones) ; les principaux acides produits sont lacide actique, lacide propionique et lacide butyrique. Comme son nom le suggre, la phase dacidognse se traduit donc souvent par une acidification du milieu. Elle est gnralement rapide en raison du fort taux de croissance des bactries mises en jeu. D'autres co-produits sont galement gnrs comme le dioxyde de carbone et lhydrogne, ainsi que de lazote ammoniacal (sous forme NH4+ ou NH3) dans le cas de lhydrolyse des protines. c) Lactognse (1) Bactries actognes productrices obliges d'hydrogne L'tape d'actognse recouvre la transformation d'un petit nombre de composs simples en actate, bicarbonate et hydrogne. Les bactries qui ralisent cette tape sont dsignes comme les bactries productrices obliges d'hydrogne (OHPA, Obligate Hydrogen Producing Bacteria). Cependant, laccumulation dhydrogne bloque leur dveloppement, et il doit tre limin. Cette limination est ralise soit par les bactries mthanognes consommant l'hydrogne, soit par lesCentre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

6

bactries sulfato-rductrices (rduction des sulfates en sulfures). Le groupe des bactries actognes est souvent dsign sous le nom de bactries syntrophes (de syn : ensemble et trophein : manger), parce qu'elles fournissent leurs partenaires mtaboliques leur source de carbone ou leur nergie (hydrogne, bicarbonate ou actate). Les relations de syntrophie entre les espces sont souvent considres comme une clef de vote de la raction. (2) Bactries mono ou homoactognes Ces organismes ont une production exclusive d'actate, soit partir du bicarbonate et de l'hydrogne, soit en hydrolysant des composs chane plus longue. Elles contribuent la rgulation de l'hydrogne dans le milieu, notamment en utilisant l'hydrogne des bactries productrices obliges. d) La mthanognse Les espces mthanognes utilisent principalement comme substrats l'actate, le dioxyde de carbone et l'hydrogne. Leur taux de croissance est plus faible que celui des bactries acidognes. Classes parmi les arch, elles prsentent des diffrences significatives avec les autres bactries, tant du point de vue de la structure que du matriel gntique. Les espces mthanognes les plus courantes sont gnralement rparties en deux groupes : Les mthanognes actotrophes responsables de 70 % de la production de mthane dans les digesteurs utilisant l'actate. Les mthanognes hydrognotrophes qui utilisent l'hydrogne et le dioxyde de carbone. 2. Les ractions biologiques et la mthanisation a) Principe des ractions biologiques Une raction biologique est en fait une des consquences de la vie d'un organisme. Ce dernier ralise une fonction (sa reproduction) qui demande de la matire et de l'nergie. Il utilise pour synthtiser de la matire la source de carbone et des complments nutritifs (azote, oxygne, hydrogne...) constituant son matriau cellulaire. L'nergie est tire de la raction ralise conjointement. Une raction biologique est donc une transformation chimique ralise par une espce vivante. Lobjectif dune raction biologique est pour lespce vivante, de bnficier de lnergie dgage par cette raction pour se nourrir. On considre gnralement que la vitesse dune raction biologique de consommation dune substance chimique est relie la vitesse de croissance de lespce vivante qui la consomme. Pour mesurer cette vitesse, on utilise la notion de taux de croissance (not ). La vitesse de croissance dune espce de concentration X est proportionnelle au taux de croissance :dX = X dt

Chaque raction biologique possde son propre mtabolisme, cest--dire la manire dont lnergie tire de la raction est rpartie entre croissance et maintenance. Les transformations anarobies comme la mthanisation sont des processus peu nergtiques au cours desquels les rendement de croissance sont assez faibles par rapport aux transformations arobies. A titre dexemple, 100 grammes de sucre seront transforms en 50 grammes de bactries en mode arobie, et en 10 grammes seulement en mode anarobie. Pour quantifier ce mtabolisme, on parle gnralement des rendements : - le rendement de croissance dune espce est dfini comme le ratio entre la quantit de biomasse fabrique au cours de la transformation et la quantit de substance consomme par la mme raction biologique ; le rendement en produit dune raction biologique est gal la quantit de produit gnr par la raction divis par la quantit de substance consomme.Juillet 07


7

b) Caractristiques de la raction de mthanisation Comme dans toute raction chimique, la transformation aboutit des produits finaux. En mthanisation, les produits finaux issus de chacune des phases peuvent tre rutiliss par dautres espces prsentes dans le consortium : nous le voyons sur la figure 1, les produits de lacidognse comme les acides organiques servent leur tour de nourriture pour les bactries actognes. Il sagit donc, proprement parler, dune chane alimentaire base sur lutilisation maximale de lnergie, jusquaux produits finaux que sont les substances gazeuses comme le mthane et le CO2, qui ne peuvent pas tre utilises comme source dnergie en absence doxygne. Au niveau global, la vitesse de la raction de mthanisation dpend de nombreux facteurs. En effet, tant donn le nombre important dtapes dans le procd, nous comprenons que ce sera ltape la plus lente qui ajustera la vitesse globale de la mthanisation. Pour la digestion des dchets, cest trs souvent ltape dhydrolyse qui est la plus lente. Cependant, les tapes dactognse et de mthanognse peuvent galement se drouler lentement. Dun point de vue du bilan de masse, la mthanisation peut tre schmatise selon la Figure 2. Si nous reprenons les dfinitions prcdentes, nous pouvons tenter dexpliquer les principaux paramtres qui caractrisent la raction globale de la mthanisation : - le rendement en biomasse : il est gnralement considr que 5 10% (au maximum) de la matire organique dgrade est convertie en biomasse ; le rendement en produit (mthane) : il dpend de la composition du dchet ; toutefois, sil est exprim par rapport la DCO (demande chimique en oxygne) du dchet, alors le rendement en mthane est constant (gal 0.35 Nm3 de CH4 par kg de DCO limine), de trs rares exceptions prs.

biogaz eau

+Matire organique eau

mthanisation

Matire organique non biodgradable Matire minrale

biomasse

Matire minrale

Figure 2 : Seule la fraction biodgradable de la matire organique est concerne par la mthanisation. La croissance des bactries (biomasse) reprsente 5 10% de la matire organique dgrade. La quantit de mthane produit dpend de la composition de la matire organique.

B. Les procds en place Principes de fonctionnementLes procds de mthanisation se distinguent selon plusieurs critres, comme la temprature de fonctionnement (ambiante, rgule, msophile, thermophile), la teneur en eau (procds humides, procds secs) ou lexistence de plusieurs phases de traitement.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

8

1. Digestion humide / digestion sche Les systmes de digestion humide prsentent de grandes similarits avec les procds de digestion de boues dpuration. Dans ces racteurs, la teneur en eau est ajuste de manire retrouver une teneur proche de 10-15% de matire sche. Les dchets sont pralablement mlangs dans un racteur pouvant ventuellement tre adjoint un traitement mcanique et/ou thermique (pulpeur), qui permet de confrer au mlange la consistance souhaite pour la mthanisation. Le digesteur proprement dit est gnralement une cuve agite. La digestion sche est une technique qui permet de maintenir les rsidus dans leur tat dorigine sans dimportants ajouts deau. Elle se caractrise par une teneur en eau comprise entre 20 et 40%, ce qui confre au milieu de fermentation une consistance non pas sche, mais pteuse (ou semisolide), avec une faible quantit deau libre. Le prtraitement ncessaire est simplement un criblage une taille de lordre de 40 mm, bien que lon trouve galement des installations fonctionnant avec des tailles suprieures (80 voire 100 mm). 2. Msophile / thermophile La temprature influence principalement les vitesses de raction au sens large, quelles soient chimiques ou biologiques : nous trouvons ainsi des procds msophiles (35C) et thermophiles. La temprature amliore la vitesse de dgradation et de formation de mthane (mais pas la quantit de mthane produit). Ainsi, les mthaniseurs pour la digestion de la fraction fermentescible des ordures mnagres fonctionnent des charges plus faibles et des temps de sjours plus longs en msophile quen thermophile. La conduite dun racteur thermophile permet une meilleure hyginisation vis vis de certains germes pathognes. Enfin, la digestion thermophile amliore la fluidit des lipides (graisses). Cependant, elle est galement rpute plus fragile face aux inhibiteurs, notamment lazote ammoniacal. La tendance rcente en Europe est de construire plutt des digesteurs thermophiles, si bien quaujourdhui ils constituent prs de 40% du parc pour le traitement des dchets municipaux. 3. Inventaire des diffrentes techniques de mthanisation a) Les procds extensifs Nous qualifions de procds extensifs ceux pour lesquels cest la simplicit de conception qui a prim sur lefficacit du traitement. A lextrme, le procd le plus extensif de mthanisation est le centre de stockage par enfouissement, dans lesquels la dure de dgradation est de lordre de la vingtaine danne. La socit Ikos France commercialise une technique apparente au stockage permettant, par mthanisation et via un pr-traitement des dchets, de rduire 4 ans la dure du traitement. Les procds extensifs hors sol plus classiques fonctionnent par baches, dans des cellules fermes. Les plus connus sont les procds BIOCEL (Pays-Bas) et BEKON (Allemagne), dans lesquels le temps de fermentation des dchets avoisine 35 jours. Dans ces deux procds, les dchets (souvent des fractions organiques de dchets mnagers) sont placs tels quels dans des compartiments ferms hermtiquement, et un recyclage de lixiviat peut tre ralis afin dacclrer la fermentation. Un rchauffement de lixiviat recircul peut galement tre ralis pour augmenter la temprature du traitement. Une variante particulirement astucieuse, le procd SEBAC, a t mise au point par le Pr. David Chynoweth de luniversit de Floride (USA), dans lesquels trois racteurs sont utiliss de manire squentielle avec des changes et des recylcages de lixiviats. Cette variante permet de rduire considrablement le temps de traitement des dchets (moins de 40 jours). b) Digestion humide Les procds de digestion humide sont gnralement prcds dune tape de prparation des dchets (mlangeur, pulpeur) avant lentre dans le racteur de mthanisation proprement dit (FigureCentre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

9

3). Les principaux procds fonctionnant selon ce principe sont le procd WAASA, le procd BTA et le procd LINDE-KCA. La socit espagnole ROS-ROCA commercialise galement un digesteur par voie humide (procd BIOSTAB).flottants Biogaz

Dshydratation Chauffage Pulpeur

Eau

Digesteur Compostage

lourds Recyclage de leau de procd Eau use

Figure 3 : Principe des digesteurs humides. c) Digestion sche Parmi les procds de digestion sche, nous retrouvons trois types de technologies : deux systmes racteurs verticaux (le procd DRANCO, recirculation de digestat), et le procd VALORGA, mlang par recirculation de biogaz), et les procds horizontaux (KOMPOGAS et BRV) dans lesquels lcoulement est piston et o des agitateurs vitesse lente confrent un mouvement de rotation la matire en cours de digestion.

Sortie

Entre dchets

1Entre dchets Sortie

2Biogaz

Entre dchets

Sortie digestat

3

Figure 4 : Principales technologies de digestion sche. 1 : recirculation de digestat (DRANCO), 2 : recirculation de biogaz (VALORGA) ; 3 : digesteurs pistons horizontaux (KOMPOGAS, BRV).


Juillet 07

10

d) Les prtraitements Lobjectif des prtraitements est de favoriser la dcomposition et lhydrolyse des solides pour produire un rsidu qui sera trait dans la seconde tape avec une meilleure efficacit. Trs souvent, il sagira de liqufier une partie de la matire organique afin de pouvoir utiliser un racteur de mthanisation classique, comme ceux utiliss pour le traitement des eaux rsiduaires. Prtraitements mcaniques et macration : il sagit de pousser au maximum la diminution de taille des matires solides, et den acclrer lhydrolyse. La plupart des procds humides dj mentionns comportent une tape de ce type. Le procd BRV (digestion sche) est prcd dune tape de macration arobie de deux jours ; le procd ARROWBIO consiste en un prtraitement mcanique pouss de sparation avant de raliser la digestion en deux tapes de fermentation (acidogne et mthanogne) dans des racteurs de type UASB. Dans certains cas, ltape de macration est ralise haute temprature (70 ou 90) afin de favoriser lhyginisation des rsidus. Procds en deux tapes biolixiviation : le principe est de raliser, dans deux racteurs diffrents, lhydrolyse et la solubilisation des matires organiques composites, et de rcuprer le rsidu liquide (ou lixiviat) afin de lamener vers un racteur de mthanisation classique. Dans certains cas, la fraction solide nest pas compltement digre et est rutilise en compostage (exemple : procd BIOPERCOLAT de Wehrle Werk, Allemagne). Prtraitements physico-chimiques : il sagit de raliser une transformation de la nature chimique des composs, ce qui leur permettra de devenir soit accessibles (biodisponibles) pour la digestion, soit de les transformer en produits biodgradables. De nombreuses applications existent dans le domaine du traitement des boues (ozonation, traitement thermique, ultrasons). Dans le domaine du traitement des dchets, cest principalement la biodgradabilit des composs lignocellulosiques qui pose problme. Il a t montr que le traitement disruptif la vapeur sous pression (5 minutes 240C) permet, en dcomposant les fibres ainsi traites, damliorer de prs de 40% la quantit de mthane produite [16] ; le procd commercial correspondant est le systme SUBBOR (Canada).

C. Les dchets concernsLa digestion anarobie peut tre utilise pour le traitement voir une dgradation rapide et efficace de diffrents rsidus et en mme temps la production de llectricit. Les rsidus susceptibles dtre traits par mthanisation sont: Les ordures mnagres Plus prcisment la fraction fermentescible des ordures mnagres (FFOM). Cette fraction peut provenir de la sparation mcanique ou de la collection slective des dchets. La sparation de cette fraction lorigine gnre une FFOM avec des meilleures proprits pour la digestion anarobie. Lutilisation de la mthanisation pour traiter ces dchets sest dveloppe dans les dernires annes. Les principaux objectifs sont rduire la quantit des dchets envoys vers d'autres traitements de dchets solides et en mme temps recycler les nutriments contenus dans ces dchets. Les boues de station dpuration Les boues sont produites durant le traitement des eaux rsiduaires urbaines ou industrielles. Les caractristiques des boues dpendent de lorigine des eaux traites (municipal, industriel, etc.). La digestion anarobie est utilise pour la stabilisation et la rduction de la quantit de boues. Le biogaz produit couvre partiellement les besoins nergtiques de la station dpuration.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

11

Dans le cas du traitement des eaux uses, nous pouvons distinguer 3 types de boues pouvant tre digres par voie anarobie. - Les boues primaires : elles sont issues de la dcantation des eaux uses en tte de process. Ce sont les boues les plus fermentescibles pouvant tre issues dune STEP. Cette tape de dcantation tant situe en amont du traitement, les boues sont trs charges en matire organique biodgradable. - Les boues secondaires : elles sont issues dune tape de dcantation situe en aval de bassins daration. Etant donn quune partie de la matire organique a dj t stabilise au cours du traitement ralis dans les bassins daration, la digestion anarobie de ce type de boue est moins intressante du point de vue du rendement nergtique. - Les boues mixtes : cest un mlange des deux types de boues prcdentes (Iaires +IIaires). Les dchets industriels Les dchets provenant des industries papetires, agro-alimentaires et pharmaceutiques sont susceptibles dtre traits par mthanisation avant pandage ou enfouissement. Lnergie rcupre couvre souvent les besoins nergtiques du procd industriel. Les dchets agricoles Provenant des activits agricoles, voir djections animales et rsidus de cultures. Les principaux objectifs sont la production dnergie et lamlioration des proprits des produits utiliss dans lpandage. Cest une alternative utilise plus souvent dans des pays avec une densit animale leve. La biomasse La culture de certaines cultures nergtiques avec le seul objectif de produire lnergie, devient de plus en plus une alternative nergtique pour certains pays.

D. Les sous-produits et leurs caractristiques Le biogaz Le biogaz est principalement constitu de mthane combustible et de gaz carbonique inerte. Dautres gaz peuvent venir sajouter de faon minoritaire dans la composition du biogaz : hydrogne, sulfure dhydrogne (H2S). La teneur de ces gaz dpend troitement du dchet trait et du degr davancement de la mthanisation. Le pouvoir calorifique dun combustible est la quantit de chaleur dgage par la combustion complte de lunit de quantit de combustible. Le PCI est le pouvoir calorifique infrieur lorsque leau produite par cette combustion reste ltat de vapeur. Le PCI du mthane 0C pression atmosphrique est de 9,94 kWh/m3. Pour le biogaz, le PCI sera proportionnel sa teneur en mthane (par exemple, pour un biogaz contenant 70% de mthane, le PCI sera de 9,94 x 0,7 = 6,96 kWh/m3). Le digestat Le rsidu solide non digr (ou digestat) est constitu de la fraction peu ou difficilement biodgradable du dchet entrant. Dans le cas de rsidus organiques, la mthanisation est analogue du point de vue des transformations biochimiques ce qui se passe lors de la phase de fermentation en compostage ; le digestat peut ainsi tre post-compost et aura, aprs maturation, des proprits agronomiques analogues celle dun compost qui aurait t labor avec les mme produits initiaux. Dans le cas des


Juillet 07

12

ordures mnagres rsiduelles, qui contiennent une teneur importante en plastiques et en mtaux, la valorisation agronomique est plus problmatique. En fonction du procd de mthanisation choisi, du type de maturation prvu et des possibilits locales de traitements des effluents, il est possible de dshydrater le digestat pour gnrer une fraction liquide (jus) qui pourront en partie tre re-circuls ou qui devront tre traits avant rejet au milieu naturel et une fraction solide (gteau) qui sera envoy en post-compostage.


Juillet 07

13

II. PRECONISATIONS ESSENTIELLES POUR LEXPLOITATION DUNITES DE METHANISATION A. Aspects mcaniques1. Rception Pr-traitement a) Objectifs / Attentes La mthanisation est une technique dont lobjectif est de dgrader la matire organique contenue dans les dchets. Actuellement, il existe une grande diversit dans le type de dchets destins tre traits par mthanisation : dchets liquides, solides, agricoles, urbains, trs riches en MO, chargs en inertes Pour favoriser la dgradation de la composante organique de ces dchets, il est important de leur appliquer un pr-traitement pour les adapter un traitement biologique anarobie en systme clos et ainsi tenter duniformiser et de rgulariser lentrant en digestion. b) Moyens / matriel Pour atteindre cet objectif, diffrents quipements peuvent tre mis en place en amont de ltape de mthanisation. Ces diffrents outils peuvent tre rpartis dans les catgories suivantes : - Les traitements physiques : broyeurs, sparateurs balistiques, densimtriques ou optiques, cribles, pulpeurs. - Les traitements biologiques : module de pr-compostage , BRS. La prsence et la complexit de la chaine de pr-traitement dpendra du type de dchet traiter et de la technologie de mthanisation utilise. c) Points critiques et prconisationsDferraillage : importance dun dferraillage complet et rigoureux

Problme : usure prmature / blocage des pices mcaniques sur toute la chane du process (pompes, vannes, vis, presse) en cas de dferraillage insuffisant. Solution : utilisation dun aimant suffisamment puissant ; respect dune couche de dchets suffisamment fine pour assurer un dferraillage complet.Criblage : quelle maille retenir ?

Problmes : - maille trop large : augmente la teneur en inertes, sans apporter systmatiquement davantage de MO. - maille trop fine ou alimentation trop importante du trommel ou vitesse de rotation du trommel trop rapide : une partie de la MO part en refus, augmentation du taux de refus et diminution de la production de biogaz par tonne de dchets traits. Solution : trouver une maille correcte selon le type de dchet traiter et adapter la vitesse de rotation de trommel ainsi que lalimentation (pas dessais raliss ce niveau). Pour les dchets de type OMr, une maille de 30 40 mm en aval dun broyeur parat correcte. Si le criblage intervient seul ou en amont dun broyeur, il convient dutiliser une maille suprieure (80 mm).Pr-compostage (type Linde) : contrle du temps de sjour

Problmes : Lorsque le module de pr-compostage est plein et que dans les deux jours qui suivent , le digesteur n'a pas pu tre aliment , les dchets stocks dans le module de pr-compostage se sont dessches et prises en masse. Le durcissement d'une partie de la masse des ordures provoque desCentre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

14

ruptures sur le plancher mobile. Ce problme apparat dans la partie du plancher mobile la plus proche des pistons qui l'entranent. Solution : Prvoir des systmes dvacuation par by-pass pour viter une accumulation de produit dans cette tape et ainsi matriser le temps de sjour dans cette partie du procd.Usure des quipements

Problmes : Quand la matire entrante arrive avec un fort pourcentage dinertes, en particulier avec les dchets mnagers, on observe une usure des diffrents lments mcaniques de l'installation tels que le broyeur, les vis sans fin et les tamis. Exemple : Usure du broyeur - Les pales du broyeur s'usent par frottement et abrasion causs par le verre. Solution : Broyeur : Malgr des essais de fabrication de pales partir daciers de durets diffrentes et divers types de coupes ( l'eau,...), la solution la plus conomique retenue a consist fabriquer des pales dun acier anti-usure de 500 Brinell et de les remplacer toutes les 3-4 semaines. Vis sans fin : Certains carters de vis sont quips de renforts intrieurs, sur la partie en contact avec la vis. Dans certains cas (type de vis particulier et dchet trs abrasif), un remplacement est ncessaire.

Dtail d'usure d'une pale de broyeur

Dtail d'usure de la protection de vis

Dtail de la rupture du plancher mobile

Il convient donc de bien intgrer lensemble de la chane de prtraitement (et lordre dans lequel les quipements fonctionnent) pour le dimensionnement de chacun des quipements qui la compose. Dautre part, pour un prtraitement donn, des tests pralables sont recommands, afin didentifier les paramtres optimum de fonctionnement, c'est--dire ceux qui permettent dobtenir le meilleur compromis taux de MO / quantit dinertes. Ces tests peuvent tre raliss par exemple laide de petits broyeurs, puis de tamis de diffrentes mailles, qui simulent le(s) trommel(s). Il faut cependant veiller raliser ces tests sur des chantillons en quantit suffisamment reprsentatives : plus le dchet est htrogne, plus la masse dchantillon devra tre importante. La ralisation de tests de potentiel mthanogne (BMP) amont aval du prtraitement est un bon indicateur de lefficacit de cette tape. Le prtraitement revt une importance majeure puisquil conditionne la qualit et sa reproductibilit dans le temps des dchets entrant dans le digesteur. Enfin, la maintenance et le remplacement de certaines pices paraissent obligatoires, en particulier dans le cas des dchets mnagers. 2. Alimentation a) Objectifs / contraintes respecter Le cur du procd tant biologique, la matrise de ltape de pr-traitement devra permettre de stabiliser le type de produit entrant dans le racteur (en quantit et en qualit). En effet, toute discontinuit dans le rythme ou la composition du produit aliment est susceptible de crer une instabilit du milieu ractionnel et donc une baisse du rendement de dgradation du systme (donc du biogaz produit).Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

15

Il est donc primordial dassurer une alimentation constante et en cas de dsquilibre dans le milieu ractionnel, dadapter au plus tt la stratgie dintroduction du dchet dans le digesteur. b) Moyens / matriel Classiquement, deux systmes peuvent tre employs pour injecter le produit au sein du racteur : - une vis sans fin - une pompe bton Les systmes de vis seront prfrentiellement utiliss dans le cas de dchets relativement secs et solides (MS env 45 - 55 %). Inversement, les pompes permettent dinjecter des produits plus fluides, dj mlangs au digestat et aux jus recirculs (MS < 40 %). c) Points critiques et prconisationsQuantit de produit entrant

Problme : Absence de systme de pesage en continu des produits entrants. Impossibilit de raliser des bilans matires fiables et difficult de contrler le flux entrant. Solution : Il est important de monter ds lorigine un quipement de pesage dynamique efficace afin de quantifier les entres. Pour des raisons rglementaires et de traabilit, il est ncessaire de connatre prcisment et tout moment les quantits prises en charges dans le process.Taux dhumidit

Problme : un taux dhumidit mal adapt est source de bourrages, de mauvaise entre du dchet dans le digesteur, puis de mauvais comportement mcanique et biologique lors de la digestion. Solution : une mesure rgulire du taux de MS des dchets doit tre ralise. Cette mesure permet dajuster le dbit de jus ou deau ajout. Il faut galement tenir compte de la teneur en MS des jus.Taux dinertes

Problme : une teneur trop leve donne lieu des phnomnes de compression ( laquelle peut galement contribuer la teneur en fibres) et peut engendrer une usure prmature des quipements (verre). Solution : Action raliser au niveau du prtraitement : rduction de la teneur en inertes, par tri balistique ou systme quivalent, aspiration des lgers

Vis dalimentation use et tordue

Homognisation

Problme : une htrognit du mlange dchet - jus et/ou digestat recircul lors de lalimentation entrane des problmes mcaniques et diminue les rendements de production de biogaz dans le digesteur (une partie de la matire organique ne pourra pas tre dgrade car elle ne sera pas en contact avec le digestat). Solution : le systme type pompe bton, correctement dimensionn, savre trs efficace, en comparaison au systme vis sans fin. Il reste nanmoins beaucoup plus coteux et ncessite unCentre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

16

mlange pralable de la matire dgrader avec le digestat, si cette matire est de siccit leve (> 40 % MS).

Accumulation de dchets dans la vis dalimentation Dtail d'usure vis d'alimentation Bouchon vis d'alimentation du digesteur

3. Digestion a) Objectifs / contraintes respecter La mthanisation, pour tre la plus efficace possible, doit tre ralise dans des conditions physicochimiques fixes (absence totale dO2, TC, MS du digestat, C/N) et stables. Lhomognisation du milieu est galement considre comme lun des facteurs essentiels permettant un procd datteindre ses objectifs de dgradation. b) Moyens / matriel Pour atteindre ces objectifs, les diffrents constructeurs de mthaniseurs prsentent des solutions technologiques dont les caractristiques sont trs varies. - gomtrie du racteur : vertical / horizontal, section cylindrique/section carre - mode de fonctionnement : batch, semi-continu, continu - maintien de la temprature : circuit de chauffage externe, chauffage de lentrant avant alimentation - mode dhomognisation : pales, injection de biogaz, boucle externe au racteur. - Teneur en MS du digestat : liquide / solide - TC de fonctionnement : msophile / thermophile - Ajustement de lhumidit du mlange entrant : interne ou externe c) Points critiques et prconisationsTeneur en humidit et inertes

Problme : formation de bouchons et de zones htrognes si les teneurs en humidit ne sont pas maitrises. Les consquences sont des blocages mcaniques et des diminutions de rendement de biogaz du fait du manque dhomognit (zones de contact avec les bactries non optimises). Il est galement possible de rencontrer des problmes de liqufaction dans le digesteur qui peut donner lieu un phnomne de formation de mousses. Solution : prparation en amont du dchet : voir taux dhumidit et taux dinertes de la partie alimentation. Systme de mlange efficace du contenu du digesteur permettant dassurer la fois lhomognit du digestat et le renouvellement des contacts bactries matire dgradable. Un contrle quotidien des conditions de milieu dans le digesteur est souhaitable.Gomtrie du racteur

Problme : en cas de prsence de zones mortes, accumulation de dchets gnant la circulation dans le digesteur et pouvant provoquer des bouchons.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

17

Solution : racteur gomtrie sans angle vif, limitation des changements de direction dans le racteur, rduction des espaces entre vis et vannes, pour que le dchet ne stagne pas.Recirculation du digestat

Problme : une mauvaise recirculation / agitation du digestat peut conduire localement ou sur lensemble du digesteur un phnomne de dcantation inverse : la matire solide du digestat se charge en biogaz (qui nest pas vacu du fait de la mauvaise agitation) et rend cette matire plus lgre que les jus, qui dcantent dans le fond du digesteur. Solution : le digestat doit tre agit rgulirement ou de manire continue et de manire efficace afin dviter la formation de zones non agites.Recirculation des jus

Problme : rpartition des jus de manire homogne sur la masse entrante : une mauvaise rpartition peut crer des zones sches et des zones trop humides, sources de problmes mcaniques (et biologiques) ; mlange jus/dchets : avant dentrer en digestion, le systme de mlange doit permettre dincorporer de manire homogne le jus aux dchets pour obtenir une matire uniforme dgrader. Solution : connaissance de lquipement et adaptation du dbit de jus au dbit de dchets. La prparation du mlange doit se faire avant lintroduction dans le digesteur. 4. Dshydratation a) Objectifs / contraintes respecter Cette tape vise sparer le digestat en 2 flux : - Un flux liquide : sous rserve de leur qualit, les jus issus de dshydratation pourront tre re-circuls en tte de mthanisation pour adapter la teneur en humidit du dchet entrant et ainsi approcher la valeur optimale fixe par le constructeur en terme de MS. - Un flux solide : il est destin tre compost et, en fonction de sa qualit finale, il pourra tre valoris en agriculture. La proportion et la teneur en MS de chacune de ces fractions devront tre fixes en fonction des tapes qui dcoulent de cette dshydratation. Ainsi, en fonction du type de maturation prvue, de la prsence dunit de traitement des jus excdentaires, du type de dchet trait, on pourra mettre en place des systmes plus ou moins perfectionns permettant de produire une quantit fixe de sous-produits. En digestion sche, il est galement envisageable de ne pas raliser de dshydratation, mais cela implique un compostage systmatique, avec ajout de structurant. b) Moyens / matriel La dshydratation du digestat peut tre obtenue en utilisant des quipements tels que des presses vis. Il est galement possible de multiplier les tapes de dshydratation en ajoutant une centrifugeuse en aval de la presse dont le rle sera la sparation solide / liquide du jus de pressage. Les centrifugeuses peuvent tre envisages seules dans le cas de digestion liquide. Le type de dchets traits, le type de digestion mis en place, les rglages de ces diffrents quipements, la complexit de la chane de dshydratation et lajout potentiel de floculant sont les paramtres qui dtermineront les proportions et la qualit des flux sortants. c) Points critiques et prconisationsExtraction du digestat et alimentation du systme de dshydratation

Problme : un systme dextraction mal conu et peu flexible rend difficile lquilibre des quantits de produits entrants.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

18

Solution : Vrifier au cours de la phase de mise en essai industriel si l'extraction permet de disposer dune certaine marge de manuvre par rapport aux conditions donnes par le fournisseur (dbit de sortie, diamtre des conduites dextraction).Gestion de lalimentation du systme de dshydratation.

Problme : difficult trouver un capteur fiable permettant de grer les manipulations automatiques sur le digestat (problmes de colmatage de capteurs). Par exemple la gestion du niveau de trmie, qui provoque une alimentation irrgulire de la presse et donc une variation de la siccit du gteau de presse en sortie. Solution : trouver des capteurs fiables et rsistants pour ce type de produit : le capteur radar peut tre une piste.Efficacit du pressage

Problme : surproduction de jus entrainant des cots dexploitation supplmentaires. Trouver un quilibre entre jus produits et besoin en humidit du gteau de presse dans la perspective de son post-traitement. Les jus produits ne peuvent pas toujours tre recirculs en tte de traitement. Solution : rglage de la presse (contrepression), ajout de polymres. La conception dune unit de traitement des jus efficace permet de garantir la r-utilisation dune partie de la fraction liquide et de produire des effluents excdentaires conformes aux normes de rejets imposes.Usure des quipements

Problme : La matire organique entrante en mthanisation peut contenir un pourcentage lev d'impropres (verre, pierres, ) ce qui entrane une usure des quipements mcaniques, et en particulier des presses. Solution : Suivre un programme dentretien et de maintenance exhaustif afin d'viter les avaries dans la mesure du possible (nettoyage et graissage en particulier). Le digestat est en effet particulirement corrosif et a la proprit de devenir trs difficile nettoyer lorsquil a sch. Prvoir des pices de remplacement pour les quipements critiques : vis, grille de pressage

Dtail du bloc de presse

Il est galement utile de prvoir un systme de by-pass permettant dviter ltape de dshydratation. En effet, la construction en srie de cette tape entrane un blocage de toute la chane de traitement (sortie du digesteur, alimentation dans le digesteur) pendant les priodes de maintenance ou lorsquun dysfonctionnement important est observ sur la dshydratation. Dans ce cas, un envoi direct en maturation (compostage), en mlange avec des DV (dont on aura adapt le ratio pour loccasion) permettra de pallier une teneur en MS trop faible du produit.


Juillet 07

19

5. Circuit biogaz a) Objectifs / contraintes respecter Lobjectif du rseau de biogaz est de canaliser le gaz produit lors de la dgradation des dchets jusqu lquipement de stockage quest le gazomtre, lui-mme install en amont des quipements de valorisation nergtique. b) Moyens / matriel Le systme doit imprativement tre hermtique et maintenu en pression pour viter toute infiltration dair. Des systmes darrtes flammes sont disposs diffrents points du rseau pour viter tout risque de propagation dincendie. Des systmes de condensation (avec purge), de filtration ou dpuration du gaz peuvent galement tre installs pour purer le biogaz et faciliter sa valorisation. Bien videmment, un systme de mesure de dbit, ainsi quun analyseur de gaz sont les quipements minimum sur une installation industrielle permettant de suivre les rendements de dgradation. c) Points critiques et prconisationsTuyauterie

Problme : condensation dans le rseau Solution : maintenir le rseau en temprature (calorifugeage) en portant une attention particulire aux endroits sensibles (coudes, vannes, dbitmtre, capteurs,) installation de zones de pigeage de condensas rparties sur le circuit. Le pigeage des condensas doit tre ralis le plus en amont possible des quipements sensibles (dbitmtre, analyseurs, )Equipements

Problme : condensation et corrosion dans les appareils de mesure et de scurit et dans les quipements de valorisation ; formation de dpts Solution : prise en compte dans le choix des appareils et quipements. Calorifugeage au plus prs des quipements, pigeage des condensats, ajout de produits empchant la formation de composs corrosifs dans le gaz (ajout de FeCl2 dans le digesteur pour empcher la formation de H2S). Elimination du H2S par traitement biologique (Attention : dans ce cas, production de H2SO4 quil faudra liminer). Prvision de pices de rechange (filtres, tuyaux souples). Soufflage dair en partie suprieure du digesteur pour oxyder le H2S (formation de soufre). Dmontage et nettoyage rgulier des dispositifs de scurit de type arrte flammes. Problme : mise en dfaut de la chaudire due la variation de la qualit du biogaz. Impossibilit dobtenir un fonctionnement continu et rgulier. Solution : les rglages de la chaudire doivent tre adapts en permanence la qualit du biogaz. Un contrle automatique des vannes darrive dair, via une analyse du biogaz en amont (rgulation couple au taux de mthane), permettrait de maintenir un fonctionnement continu. Problme : le gazomtre est soumis en permanence la pression et la corrosivit du biogaz. Bien quil soit conu pour rsister ces conditions, le risque dune dchirure de paroi existe. Solution : Faire raliser un contrle rgulier (minimum annuel) de cet quipement par une socit agre. Problme : le rseau de biogaz est souvent maintenu en pression par une garde hydraulique qui joue galement un rle de scurit (le biogaz bulle dans la garde hydraulique en cas de surpression). Si son niveau nest pas correctement ajust, cela peut donner lieu des surpressions ou des pertes de pression dans le digesteur. Solution : Contrler rgulirement (tous les 3 mois) ltat et les niveaux de la garde hydraulique. Ne pas ngliger les aspects garantie et contrat de maintenance des quipements.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

20

B. Gestion des sous-produits1. Biogaz a) Gestion des alas de production (quantit/qualit) La production de biogaz dpend directement de lalimentation en dchets ralise (en quantit et en qualit). Ainsi, une irrgularit dans la frquence dalimentation de dchets frais ou la variabilit intrinsque dun dchet au cours du temps entraneront des variations de volume de mthane produit par tonne entrante. Ce type de variation peut tre prjudiciable pour les quipements de valorisation disposs en aval. La prsence dun gazomtre doit permettre de minimiser ces fluctuations au niveau de lentre dans le procd de valorisation. En effet, la rserve de gaz ainsi constitue permet dhomogniser la qualit du biogaz un moment donn voire dalimenter les circuits de valorisation dans le cas dune diminution de production. b) Traitement Quel que soit le mode de valorisation envisag, la prsence dune trs grande varit de constituants dans le biogaz dont certains comme les organo-halogns, lhydrogne sulfur et parfois mme les mtaux lourds possdent des proprits corrosives et/ou toxiques, impose la mise en uvre dune puration plus ou moins pousse du biogaz, pour une valorisation optimise sans risque pour la sant et la scurit des utilisateurs. Une ou plusieurs tapes dpuration sont donc ncessaires. Les techniques les plus courantes sont les suivantes : - Pr-compression du biogaz - Dcarbonation - Dsulfuration - Dshydratation - Dshalognation - Compression - Contrle de la qualit du biogaz trait c) Valorisation Plusieurs voies sont offertes dans le cadre dune valorisation du biogaz. Il est en effet possible de produire, de faon individuelle ou combine : - de la chaleur / vapeur. - de llectricit. - du gaz pur et enrichi pouvant tre inject dans le rseau de gaz naturel. - des bio-carburants. Le choix dune voie de valorisation par rapport une autre se fera au cas par cas, en fonction du contexte local (par exemple : rseau de chaleur proximit de lunit de traitement), en fonction de la quantit voire de la qualit du biogaz produit et des possibilits techniques et conomiques du moment. Les deux premires solutions cites ci-dessus sont les plus courantes. Au-del du contexte local, la technicit impose par les deux dernires possibilits de valorisation est plus leve (en effet, ces deux solutions ncessitent une puration trs pousse du biogaz avant utilisation).


Juillet 07

21

2. Digestat a) Traitement Le digestat, en sortie de mthaniseur, est un produit relativement humide qui nest pas compltement stabilis. En effet, les ractions de dgradation anarobies ne permettent pas une dgradation totale de la matire organique (MO) contenue dans les dchets. Certaines fractions de cette MO sont inaccessibles aux bactries anarobies. La dshydratation du digestat permettra dextraire une partie de leau contenue dans celui-ci, entrainant galement une partie de la MO. Malgr cet abattement de MO dans le digesteur et cette sparation dune partie de la fraction liquide lors de la dshydratation, le digestat ne peut tre valoris en agriculture en ltat. Ainsi, lorsquun des objectifs du centre de traitement est la production dun amendement organique, il est indispensable dappliquer une tape de compostage (encore appele maturation arobie) sur le digestat. En fonction des procds de mthanisation et des techniques de compostage, cette maturation pourra tre ralise sur le digestat seul ou en mlange avec un autre produit. Cependant compte tenu de la structure du digestat, il est fortement conseill dajouter systmatiquement un lment structurant du type dchets verts. Dans le cas contraire, cette tape de maturation du digestat se rsumerait un simple schage. Ce post-compostage permet : - daugmenter la MS du produit fini, ce qui amliore lefficacit de la chane daffinage final. - damliorer la stabilit du produit en terminant la dgradation de la MO contenue dans le rsidu de mthanisation. - dhyginiser le compost final. - de donner une relle valeur amendante au digestat b) Valorisation Lunique voie de valorisation du compost produit est lpandage agricole. Pour cela, il faut donc que le produit final soit compatible avec les diffrentes normes en vigueur (en France, NFU 44051 ou NFU 44095 si prsence de boues). Cependant, il est noter que le statut du digestat avec ou sans posttraitement est encore trs mal dfini aux chelles nationales et europenne. Dans cette optique, la qualit finale du compost dpendra entirement du type de dchet trait et de lefficacit des diffrentes tapes de tri (pr-traitement avant mthanisation et affinage final). Dans le cas du traitement dOM, il sera trs dlicat pour les composts produits de respecter les diverses rglementation en vigueur du fait de la prsence importante dinertes et dlments trace mtalliques. Aussi, si ces polluants sont toujours prsents aprs ltape de post-compostage (du une sparation inefficace des inertes et/ou une absence de collecte slective en amont des dchets spciaux des mnages), un exutoire adapt (CET ou incinration) devra tre prvu ds le montage du projet. Une prparation pousse de la charge facilitera le respect de ces normes. 3. Effluents liquides a) Traitement Les excdents liquides provenant du pressage du digestat sont en partie recycls dans la chane de traitement pour lensemencement et lhumidification des dchets frais avant digestion ou ventuellement pour contribuer au maintien des conditions hydriques de la phase de postcompostage. La fraction excdentaire doit tre pure de faon pouvoir tre rejete dans le rseau des eaux uses. Si le rejet au milieu naturel ou au rseau nest pas possible, des solutions de traitement lourdes devront tre mis en place (vapo-concentration, osmose inverse).


Juillet 07

22

b) Valorisation Les jus excdentaires peuvent difficilement tre valoriss. Leur composition empche un rejet direct au milieu naturel. Dans le cas du traitement de dchets organiques non souills par des inertes (exemple : dchets agricoles), un pandage en agriculture peut tre envisag. 4. Refus a) Traitement Les diffrentes tapes de tri du traitement (pr-traitement avant mthanisation et affinage du compost) gnrent une fraction de refus qui, selon le type de dchets, peut tre importante. Ces refus sont essentiellement composs de matires grossires, peu riches en matire biodgradable. Les seules solutions envisageables pour liminer ce type de produit sont lincinration ou lenfouissement.

C. Aspects biologiques1. Connaissance du dchet entrant a) Paramtres Matires sches et matires volatiles Nous ne soulignerons jamais assez l'aspect capital d'une bonne description des dchets devant tre traits. L'ide est de pouvoir, partir de cette caractrisation, estimer comment le dchet va se dcomposer, et quelle quantit de biogaz (ou de mthane) il est susceptible de produire lors du traitement. Les caractristiques les plus importantes sont les teneurs en matires sches et en matires volatiles. Ces donnes sont obtenues respectivement par vaporation de l'eau dans une tuve, puis par calcination des matires volatiles. Les matires volatiles sont assimiles la matire organique, et, rappelons-le, seule la matire organique pourra tre limine par la mthanisation, condition d'tre biodgradable. De plus, une faible part de la matire organique dgrade sera convertie en biomasse microbienne (entre 5 et 10%). Concernant les matires volatiles, les conditions de leur dtermination (four 550 C) doivent inciter la prudence dans linterprtation de leur valeur. En effet, pour des dchets tels que les dchets mnagers, des matires volatiles non biodgradables (plastiques) sont prises en compte dans la mesure et peuvent la fausser de manire significative. Demande chimique en oxygne (DCO) Plus rare, cette mesure permet cependant, combine avec le potentiel mthane (BMP) davoir une bonne estimation de la biodgradabilit dun dchet, et donc de prvoir lavance la quantit de matire organique non dgrade qui sera prsente dans le digestat (voir paragraphe BMP). La mesure de la DCO des dchets ncessite un traitement particulier, car elle est dhabitude ralise sur des chantillons liquides. Nous prconisons un schage doux (72 h 60C ou lyophilisation) suivi dun broyage de manire rduire les dchets en poudre, puis une remise en suspension dans de leau pour la mesure (avec prlvement sous agitation). Rapport Carbone / Azote / Phosphore La mthanisation nest possible que si les bactries parviennent se dvelopper. Pour cela, il est ncessaire quelles aient leur disposition les lments principaux qui leur permettront de fabriquer leur matriau cellulaire. Les lments les plus utiles sont lazote et le phosphore. Le ratio prconis pour 100 grammes de DCO dgrade est :Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

23

- environ 2 grammes dazote (N-NTK) ; - environ 0.25 grammes de phosphore (P total). En particulier, si le rapport DCO/N est suprieur 80, alors il est possible que toute la matire organique ne soit pas dgrade en raison dune carence en azote. De mme, si le rapport DCO/N est infrieur 40, alors il y a un excs dazote qui peut entraner laccumulation rapide des formes ammoniacales dans le racteur, ce qui peut provoquer des inhibitions de ractions. Dans le cas de co-digestion de rsidus dorigines diverses, il faut donc faire particulirement attention lquilibre carbone / azote du mlange. Le rapport C/N prconis est situ entre 20 et 30. Le rapport C/P prconis est situ entre 100 et 150. Dautres lments chimiques sont ncessaires au dveloppement des bactries, comme le fer ainsi que certains lments traces (oligo-lments) ; cependant, il est rare quils fassent dfaut dans le cas de la mthanisation des dchets. Potentiel mthanogne (BMP) Le potentiel mthanogne est une mesure fondamentale pour la caractrisation dun dchet. Il sagit dune dtermination exprimentale de la quantit maximale de mthane quil est possible dobtenir avec un dchet donn. Appele BMP en Anglais (Biochemical Methane Potential) cette mesure est ralise dans des conditions contrles (pas dinhibition, prsence des nutriments essentiels, conditions idales) de manire obtenir une quantit maximale de mthane. La valeur du BMP est gnralement donne en Litres de CH4 par gramme de matire volatile en condition standard (0C, 1013 mbar), ce qui correspond des m3 par kg. Il existe une relation intressante entre le potentiel mthane et la DCO. En effet, un kg de DCO dgrade produit toujours la mme quantit de mthane (0.35 m3). Il est donc possible destimer la biodgradabilit dun produit selon la formule suivante : Biodgradabilit = BMP /(DCOx0.35) Cette information est intressante connatre, car elle permet destimer : - la quantit de mthane quil est possible dobtenir au maximum avec un dchet donn ; - la quantit de matire organique rsiduelle qui naura pas t dgrade et qui se retrouvera dans le digestat ; - de vrifier que le racteur fonctionne convenablement (en comparant le mthane rellement produit avec le BMP). Caractristiques particulires des dchets Au cours de la mthanisation, des groupes de micro-organismes spcifiques vont dgrader la matire organique. Ainsi, la production de mthane sera dpendante de la quantit de MO contenue dans le dchet. Mais la quantit de MO prsente dans le dchet traiter nest pas le seul paramtre influant sur la quantit de mthane attendu. En effet, la qualit de la MO aura galement un effet non ngligeable sur le droulement des ractions de dgradation. Afin de mieux valuer la qualit de la MO , diffrentes mthodes danalyses peuvent tre employes. Parmi elles nous pouvons citer les analyses suivantes : - Lvaluation de la teneur en fibres : La dtermination de cet indicateur a pour objectif dvaluer la complexit de la MO prsente dans le dchet. En effet, les micro-organismes prsents dans le racteur ne sont pas capables de dgrader des composs complexes tels la lignine ou dans une moindre mesure la cellulose. Ce type dindicateur permet ainsi de savoir si un dchet organique peut tre ou non destin de la mthanisation ou sil doit


Juillet 07

24

tre dtourn vers un autre type de traitement (type compostage o les micro-organismes en jeu ont la capacit de dgrader des molcules organiques trs complexes). La mthode employe pour dfinir le caractre fibreux de la MO est issu dune mthode utilise pour analyser la digestibilit des fourrages : la mthode Van Soest (1963). Cette mthode dcompose la MO prsente dans le dchet en 4 groupes (fraction soluble, fraction hmicellulose, fraction cellulose, fraction lignine). Bien que la terminologie employe pour dfinir ces 4 catgories ne puisse pas sappliquer tous les dchets, cette classification permet dapprcier la complexit de la MO mthaniser. En effet, un dchet dont la MO prsente une part importante de fraction soluble sera considr comme facilement biodgradable, tandis quun dchet riche en composs assimils de la lignine sera trs peu dgrad par mthanisation. - Lvaluation de la teneur en sucres, protines et graisses : Cette caractrisation permet galement dvaluer le potentiel de dgradation de la MO prsente dans le dchet traiter. Il est possible de classer ces familles de molcules par potentiel croissant de production de mthane : Protines, Glucides, Lipides. Au-del des ractions de dgradation thoriques, la dtermination de la qualit de la MO peut aider prvenir certaines inhibitions : un dchet gras ne pourra pas tre digr seul sous peine dentrainer une accumulation dintermdiaires ractionnels, dacidifier le milieu et therme de bloquer les ractions de production de biogaz. Une teneur trop importante en protines dans le dchet traiter est surveiller pour viter une entre trop importante dazote et de soufre dans le milieu. Ces lments seraient alors transforms en NH3 et H2S , inhibiteurs du systme. b) Quelques valeurs de rfrence A titre dinformation, voici quelques exemples de composition de diffrents dchets.Caractristiques physico-chimiques des dchets putrescibles contenus dans les ordures mnagres en 1993 (source ADEME, 1998).

Analyse chimique de la matire organique putrescibles des ordures mnagres.


Juillet 07

25

Composition moyenne des boues urbaines fraches en Europe (daprs Williams, 1998)

Les prcdents tableaux fournissent quelques rsultats danalyses ralises sur diffrents dchets. Les valeurs prsentes donnent un ordre de grandeur pour chaque paramtre mesur et pour des catgories de dchets dfinies. Lors de la ralisation dune tude permettant dvaluer la possibilit de traiter un gisement par mthanisation, il est conseill de caractriser prcisment(cf paramtres cits ci-dessus) le dchet en question. En effet, bien que les donnes bibliographiques donnent une ide du potentiel de dgradation dun dchet, la diversit des dchets (variation dun pays lautre, dune rgion lautre, en fonction des saisons) au sein dune mme catgorie rend trs risque lutilisation brute de ces informations.


Juillet 07

26

2. Paramtres cls de la digestion a) Temprature Le processus de dgradation anarobie, pour se drouler dans les meilleures conditions, peut se situer dans 2 gammes de temprature : 35-40C (msophile) et 50-55C (thermophile). Le contrle de la temprature au sein du digesteur doit donc tre prcis (systme de mesure fiable et talonn rgulirement), rgulier et reprsentatif de lensemble du digesteur. A partir des donnes recueillies, le systme de chauffage du digesteur doit tre capable datteindre une temprature cible (double enveloppe, chauffage du racteur ou du produit aliment). b) Taux de MS Pour se dvelopper correctement, les micro-organismes prsents dans le racteur ont besoin dune quantit deau leve. Ainsi, une teneur en humidit de 50% dans le milieu ractionnel semble tre un minimum pour permettre le dveloppement des populations bactriennes. Comme voqu ci-dessus, les procds de mthanisation sont rpartis en deux catgories : les procds dits humides (< 15%) et les procds dits secs (>15%). Au-del du choix technologique (la teneur en MS du digestat est dterminante pour le choix des quipements utiliss), la variation de la teneur en MS du digestat a des consquences sur la charge organique applique au racteur, leffet des inhibiteurs de la mthanisation, le temps de sjour c) Temps de sjour Il s'agit l d'un autre paramtre fondamental de la digestion anarobie. C'est le temps pendant lequel une unit de produit digrer demeure l'intrieur du digesteur. Ainsi, jusqu une certaine limite, plus le temps de sjour sera long, plus le rendement de dgradation de la MO sera important. Ce n'est pas un paramtre isol puisqu'il est li la charge organique, au taux de solides et de nombreux autres paramtres physiques directement lis aux caractristiques du milieu et la configuration technique de fonctionnement du digesteur . d) Charge organique C'est la quantit de dchets que l'on peut introduire dans le digesteur. Elle est exprime en kg de MO par m3 de digesteur ou de digestat et par jour. Il est important de contrler ce paramtre pour viter des problmes de surcharge organique qui provoquent l'acidification du milieu. Les valeurs de rfrence dpendent du type de process considr, sec ou humide, msophile ou thermophile et oscillent entre 2 et 12 kg MO / m3.jour. e) Production de biogaz et % de CH4 La quantit de biogaz produit et sa teneur en mthane sont des paramtres cls que lon peut obtenir aisment via des dbitmtres et des analyseurs de gaz installs sur lunit. Il apparat dterminant dans une perspective de suivi de procd et de valorisation correcte du biogaz de raliser une acquisition en continu de ces paramtres. Notamment, la corrlation entre les quantits de dchets aliments et la production de mthane associe permet de vrifier le droulement de la dgradation dun produit. Lorsque la dgradation parat insuffisante par rapport aux objectifs calculs partir du potentiel de mthane thorique (bas sur des tests BMP), il convient de rduire (voire stopper) lalimentation et didentifier rapidement la source de cette baisse de rendement pour viter une saturation du systme. Le retour un niveau normal dalimentation doit alors se faire progressivement.


Juillet 07

27

f) pH La gamme de pH dans laquelle doit se drouler la digestion anarobie est dfinie en fonction des conditions optimales de vie des diffrents groupes bactriens. La gamme optimale de fonctionnement se situe entre 6,8 et 7,4 [4]. Lorsque le pH est trop bas (valeurs infrieures 6,5), il est possible de le remonter en ajoutant de la chaux. Cependant, cette action durgence ne rsoudra pas le fond du problme qui est une inhibition des populations bactriennes. Remarque : Le pH ne peut pas tre le seul paramtre utilis pour valuer le comportement dun digesteur. En effet, la stabilit du pH ne tmoigne pas forcment de la bonne sant du racteur, il nest que la rsultante des quilibres entre familles de composs. Dans certains cas, le pouvoir tampon des carbonates peut tre si important, quil masque une forte teneur en AGV ou NH4+. Dautre part, une variation de pH est la consquence dune modification des conditions dans le racteur. Il parat donc plus intressant de suivre des paramtres tels que les AGV, lorigine de cette variation. La dtection dun dysfonctionnement potentiel du digesteur nen sera que plus rapide. g) TAC La mesure du titre alcalimtrique complet (TAC) permet de matrialiser le pouvoir tampon du milieu, c'est--dire la capacit dun milieu accepter des apports acides ou basiques sans modification de son pH. Dans le contexte de la mthanisation, cette stabilit est essentiellement assure par les ions bicarbonates HCO3- (en quilibre avec le dioxyde de carbone dissous) et les ions phosphates HPO3(Couturier, 1998). Ces ions permettent en effet de neutraliser les acides organiques librs. Un TAC minimal de 2 g.L-1 est ainsi prconis pour assurer un bon droulement du processus de mthanisation (Farquhar, 1973). h) AGV La dtermination de la concentration en Acides Gras Volatils permet de sassurer que les ractions de dgradation se droulent correctement. En effet, la principale cause dacidification du milieu se situe au niveau de laccumulation dacides gras volatils. Une concentration en AGV infrieure 3 g.L-1 est prconise (Farquhar, 1973). Cependant dans la digestion des dchets solides, et en particulier dans les digesteurs fonctionnant en voie sche, des taux dAGV suprieurs (5 g/L) peuvent tre constats, sans affecter le rendement de dgradation. Le rapport AGV/TAC est galement important ; il est conseill quil demeure infrieur 0.8 (Ehrig, 1983). De plus, laccumulation dAGV nest pas seulement problmatique en tant que cause dacidification ; les acides gras volatils peuvent tre responsables dune inhibition du processus en pntrant dans les cellules bactriennes. Il faut toutefois noter que cela se produit lorsquils sont sous forme molculaire uniquement, soit sous un pH tendance acide. A pH basique, les AGV sont sous forme ionise et cela attnue leur effet inhibiteur (TRIVALOR, 2001). Enfin, les diffrents AGV sont plus ou moins inhibiteurs. Ainsi, lacide propionique est plus toxique que lacide actique ou lacide butyrique (Adib, 2004). Pour valuer ce paramtre, il est donc ncessaire de prvoir sur site un laboratoire simplifi et le matriel de base permettant de raliser des manipulations simples. Si la concentration totale en AGV permet de suivre ltat gnral du digesteur, le dtail des familles dacides permet dvaluer plus finement quelle tape de la dgradation est limitante. Le recours ce type danalyse dtaille ne peut cependant tre que ponctuel et en cas de dysfonctionnement du digesteur, puisquil ncessite un matriel spcifique et coteux quil nest pas rentable de possder sur une installation industrielle.Centre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

28

Lorsque des valeurs importantes dAGV sont mesures (8 10 g/L), il convient de ralentir ou au pire de stopper lalimentation afin de laisser le temps au systme de se rguler et de consommer les AGV produits. Si ce taux important a provoqu une acidification prononce (pH < 6,5), il convient alors de rtablir un pH lgrement basique afin de rtablir des conditions favorables pour les bactries. i) Azote Lazote est un des nutriments principaux pour les bactries et il doit tre disponible en quantit suffisante. Au cours de la digestion anarobie, les composs azots, comme les protines ou les acides amins, sont transformes en ammoniac, qui est prsent sous forme libre/non ionise NH3 ou sous forme ionise NH4+ (ammonium). A faible concentration, lammoniac, une base forte, peut neutraliser les AGV produits lors de lacidognse, ce qui aide maintenir un pH neutre, favorable la digestion anarobie. En revanche, forte concentration, lammoniac est toxique pour les bactries impliques dans la mthanisation. Il est donc important de maintenir une concentration en azote suffisamment leve pour convenir aux besoins nutritionnels des bactries, mais pas trop haute, pour viter une production dammoniac excessive qui serait toxique. Une concentration dammoniac entre 50 et 200 mg/L est stimulante, entre 1 500 et 3 000 mg/L ( pH entre 7.4 et 7.6) elle est faiblement inhibitrice et elle est toxique une concentration suprieure 3 000 mg/L (Malina, 1994). La toxicit du NH3 est rversible et peut tre leve par dilution du milieu. De plus, les bactries peuvent sadapter la toxicit de lammoniac. Il faut noter que la forme libre de lammoniac est considrablement plus toxique que lammonium. La toxicit de lammoniac dpend de la temprature et du pH, car ces paramtres dterminent la forme de lammoniac : la part de lammoniac total prsent sous forme libre augmente avec la temprature et le pH. j) H2S La production dH2S provient de la rduction de produits soufrs tels les sulfates prsents dans les dchets mnagers (pltre par exemple) ou des protines prsentes dans les dchets dorigine agro alimentaire (dchets dabattoirs par exemple). Cette production peut tre trs variable pour dchets htrognes comme les dchets mnagers : de quelques ppm 5 000 ppm et plus. LH2S peut tre lorigine de perturbations du milieu du fait de son caractre toxique et peut mme provoquer des inhibitions. Il est prconis de maintenir son taux en dessous de 500 ppm. Pour cela, il est possible dajouter rgulirement du FeCl2 (ou FeCl3) dans le digesteur lors des alimentations. Cette mthode est trs efficace, mais demande de surveiller le taux de chlorures (Cl-), qui sont des sous produits de raction pouvant avoir des effets toxiques voire inhibiteurs sur les bactries. Dautres paramtres peuvent tre suivis de faon moins rgulire : chlorures pour le digestat et teneur en H2 du biogaz. Ponctuellement, une analyse dtaille (fractionnement biochimique, analyses lmentaires) de la matire organique prsente dans le dchet entrant et dans le digestat peut aider la comprhension des dysfonctionnements dune unit. Enfin, le seul moyen de garantir le fonctionnement stable dune unit est de matriser lhomognit du dchet entrant (ou du mlange entrant dans le cas dune co-digestion) et les conditions de fonctionnement (rythme dalimentation, humidit, recirculation, temprature).


Juillet 07

29

3. Paramtres cls du compostage a) La temprature Lvolution de la temprature comporte en thorie 2 phases (cf. figure 1) : Une phase thermophile durant laquelle la temprature augmente jusqu 60C voire 70 C qui correspond la dgradation de la matire organique labile lors de fermentations exothermiques, Une phase msophile o la temprature diminue qui correspond la dgradation de la matire organique plus stable et une rorganisation des rsidus de dgradation : phase de maturation. La temprature peut tre un indicateur de la qualit du compostage : en effet, une mauvaise monte en temprature ou une chute brusque de la temprature sont signes dun mauvais fonctionnement. Llvation de temprature permet la destruction des germes pathognes et des parasites, lvaporation de leau et la dgradation acclre des composs organiques. De mme la diminution de la temprature peut tre un indicateur de la maturit des composts. Ce paramtre doit cependant tre utilis avec prcaution, en raison de linertie thermique des composts. Sans retournement, le compost peut se maintenir une temprature leve, mme si lactivit des micro-organismes diminue.Mustin, 1987

Figure 1 : Evolution de la temprature lors des diffrentes phases du compostage

Dautre part, le suivi de la temprature est indispensable pour sassurer que le produit respecte la rglementation. Si une absence de monte en temprature est constate ds le dbut du compostage, cela traduit une carence ou un excs dun ou des deux paramtres dcrits ci-dessous. b) Loxygne Les besoins en oxygne des microorganismes arobies voluent au cours de la fermentation. Ils sont maximaux au dmarrage du compostage, lors des premires phases de dgradations intenses de la matire organique fermentescible. La disparition progressive de cette fraction provoque une diminution proportionnelle des besoins en oxygne, jusqu la maturation du compost o une faible consommation rsiduelle est encore enregistre. La consommation doxygne par la respiration microbienne, diffrente en fonction des stades de compostage permet de dterminer lvolution du compost et dajuster lapport en oxygne optimal. Dans tous les cas, il faut apporter une teneur en oxygne suffisante pour garantir des conditions arobies dans landain, soit une teneur suprieure 5%. Sous ce niveau, le risque devient trs important de voir apparaitre des zones anarobies, productrices de mthane, ce phnomne tantCentre de Recherche Propret & Energie Juillet 07

30

renforc par la prsence dun milieu favorable constitu par le digestat. Une valeur moyenne situe entre 15 et 20 % est donc prconise pour liminer ce risque. Labsence de monte en temprature mentionne dans le paragraphe prcdent peut rsulter dun insuffisance doxygne dans landain. Pour remdier cela, plusieurs solutions sont envisageables : - ajouter davantage de structurant type dchets verts afin de favoriser la circulation de lair dans landain - ajuster laration du ventilateur (si aration force) : 2 possibilits : rglage trop faible : pas assez dair ou rglage trop lev : refroidissement de landain - retourner landain pour larer c) Lhumidit Une teneur en eau minimale est ncessaire pour assurer le bon droulement du compostage. La teneur en eau dun andain a tendance diminuer au cours du compostage sous leffet de la monte en temprature, de laration force ou des retournements qui provoquent des pertes par vaporation. Il sagit donc de maintenir une valeur optimum dhumidit comprise entre 50 et 60 %. Il est donc ncessaire de suivre lhumidit du compost pendant le compostage pour sassurer quelle ne descend pas au-dessous dune valeur critique (entre 35 et 40% dhumidit), sous peine dinhiber le dveloppement de la microflore, qui se traduit par une absence de monte en temprature. De mme, une humidit suprieure 65% peut provoquer des conditions anarobies. Ces conditions se traduiront par une absence de monte en temprature et lapparition de mthane. Il est alors conseill de procder des retournements pour favoriser lvaporation et ainsi faire chuter le taux dhumidit.


Juillet 07

31

III. OUTILS DE PILOTAGE ET SUIVI BIOLOGIQUE DE LUNITE A. Outils de suiviUn certain nombre de paramtres, dont lanalyse est relativement simple et rapide, permettent dassurer un suivi efficace du processus, ainsi que la dtection des principaux dysfonctionnements. Le premier lment indicateur du fonctionnement du procd est le biogaz : sil ny a pas ou peu de biogaz produit, cela indique que le digesteur ne fonctionne pas ou trs mal. Le suivi en continu de sa production et de sa composition est donc indispensable puisquil indique le niveau de performance du digesteur, en renseignant sur le pourcentage de mthane produit par rapport au potentiel total du dchet ayant t dgrad. Ce suivi permet galement de dtecter des dysfonctionnement : ainsi, une faible teneur en mthane (en dehors de la baisse, normale, constate aprs lalimentation) peut indiquer une inhibition des bactries mthanognes. Le taux dacides gras volatils totaux, le pH et le TAC sont des paramtres quil est trs important de mesurer rgulirement dans le milieu de digestion. Le pH est un paramtre quil est ncessaire mais non suffisant de suivre au cours du processus. En effet, mme si le pH appartient la gamme recommande pour la mthanisation et varie peu au cours du processus, des concentrations importantes et fluctuantes en acides gras volatils peuvent tre masques par un pouvoir tampon important. Il convient donc de suivre le pH, mais galement les AGV et le TAC pour assurer un suivi le plus pertinent possible. Le taux dAGV peut tre considr comme le paramtre critique du fonctionnement et du contrle de la mthanisation. Son augmentation peut tre un des premiers indices dun dysfonctionnement du processus. Il est donc particulirement essentiel de le mesurer le plus rgulirement possible (au moins une fois par semaine). La mesure rgulire des taux dazote total et ammoniacal en solution dans le milieu de digestion peut savrer ncessaire, en particulier dans le cas de la digestion de dchets riches en azote (boues de station dpuration, dchets dabattoirs, lisiers,). En effet, lazote (en particulier sous sa forme ammoniacale) peut tre responsable dinhibition. La mesure de ce taux sur la fraction solide est moins pertinente. Enfin, le suivi de la temprature et du taux de matire sche du contenu du digesteur permettent de sassurer que les objectifs en terme de m

index

Documents