La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Valorisation énergétique des boues de station dépuration Présenté par: BLASZKOW Frédéric FILALI Rym FOURNIER Amaury GU Siding SADAKA Karine 06/06/2008.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Valorisation énergétique des boues de station dépuration Présenté par: BLASZKOW Frédéric FILALI Rym FOURNIER Amaury GU Siding SADAKA Karine 06/06/2008."— Transcription de la présentation:

1 Valorisation énergétique des boues de station dépuration Présenté par: BLASZKOW Frédéric FILALI Rym FOURNIER Amaury GU Siding SADAKA Karine 06/06/2008

2 Sommaire Introduction Technologies de valorisation énergétique des boues de STEP Méthanisation Co-incinération en cimenterie Co-incinération en centrale thermique Pyrolyse Gazéification oConclusion

3 Introduction Valorisation énergétique Nécessité déliminer et de détruire les boues Améliorer le bilan environnemental Produire une énergie (chaleur, électricité) Caractéristiques des boues de STEP Teneur en matières organiques et minérales Siccité PCI

4 Méthanisation Processus Digestion anaérobie 4 étapes Hydrolyse Acidogénèse Acétogénèse Méthanogénèse Source : Gay, 2005, Techniques de lingénieur

5 Méthanisation Deux sous-produits Digestat Biogaz Boues méthanisées Teneur en matière organique Origine

6 Méthanisation Valorisation énergétique du biogaz Chaudière Co-génération Tri-génération Production de chaleur Production délectricité

7 Méthanisation Avantages Valorisation du méthane contribue à la diminution des consommations en énergie fossile Valorisation énergétique du biogaz contribue à la réduction de leffet de serre et des odeurs (CO 2 effet de serre 21 fois moins grand que CH 4 ) Faible consommation énergétique, consommation de la chaleur produite pour le chauffage des digesteurs Inconvénients Coûts dinvestissement très élevés pour une petite structure Émissions de H 2 S, gaz à effet de serre

8 Co-incinération en cimenterie Processus Carrière (Calcaire + Argile) Concasseur Broyeur Four rotatif Refroidisseur Stockage clinker Broyeur Silos de stockage source : Pré homogénéisation Introduction des boues

9 Valorisation énergétique et matière Forte siccité (>90%) Fort PCI (>2000 kW/t) Impact des boues sur le ciment: Présence de chlore (au-delà de 0,02% peut perturber le four) Diminution de la résistance mécanique induite par la présence de phosphore au-delà de 0,5% Les métaux lourds sont adsorbés Co-incinération en cimenterie

10 Avantages Pas de période préférentielle délimination (contrairement aux périodes dépandage agricole relativement restreintes) Valorisation énergétique et matière Pas de résidu final: les métaux lourds sont adsorbés Inconvénients Proximité de la cimenterie Accord du cimentier Séchage des boues ex situ Présence de nombreux déchets concurrents (déchets ménagers, pneus usagés)

11 Co-incinération en centrale thermique Les centrales thermiques à charbon produisent de lélectricité et de la chaleur Valorisation énergétique des boues

12 Co-incinération en centrale thermique Processus Température : 560°C, pression: 165 bar

13 Co-incinération en centrale thermique Inconvénients Séchage des boues - séchage partiel, jusquà environ 60-80% MS - séchage complet, jusquà environ 80-90% MS Les boues libèrent environ 7 fois plus de cendres volantes que le charbon SOx et NOx Traités par un lavage humide des gaz de combustion Risque démission de mercure Avantages Réduction des gaz à effet de serre par substitution du charbon par les boues Utilisation dune grande quantité de boues 2,5 fois plus que le charbon

14 Pyrolyse Dissociation thermique de la matière organique et de la matière minérale Absence dO 2 (<2 %) Température de 400 à 800°C Temps de séjour de 30 à 40 minutes La fraction organique se décompose en gaz, huiles et résidus solides carbonés Schéma de principe de la pyrolyse (source : Techniques de lIngénieur) Processus

15 Valorisation des produits Les gaz Contiennent de nombreux composés volatils Valorisés dans une chaudière pour le séchage des boues Valorisés directement dans le réacteur. Fourniture de lénergie nécessaire à la dissociation thermique Lhuile Produite par condensation des gaz et raffinée par extraction Valorisée dans une turbine à combustion ou un moteur diesel Permet denvisager leffacement des pointes de consommation électrique Les résidus carbonés (char) Contiennent entre 10 et 40% de carbone Valorisés dans une chaudière pour le séchage des boues Possibilité dun étage de gazéification pour convertir le charbon en gaz

16 Exemple de rendement par le procédé Enersludge TM Procédé sous vide et basse température (450°C) Cela favorise la production dhuile Produits Boues fraichesBoues digérées Rendement en masse (%) Rendement énergétique (%) Rendement en masse (%) Rendement énergétique (%) Huile Résidu carboné Gaz incondensables105 6 Eau103 3 Daprès Gay, 2005 (Techniques de lIngénieur)

17 Avantages/Inconvénients Avantages Consommation de l'énergie fossile diminuée par valorisation des gaz et des huiles Réduction de plus de 50% de la consommation d'énergie par récupération de la chaleur Empêche loxydation de certaines molécules (destruction de 87% des dioxines, 90% furanes, 75% PCB) Supporte des variations importantes de quantités de boues à traiter, le réacteur pouvant être utilisé à 50 % de sa capacité (grande souplesse de fonctionnement) Inconvénients Implantation de l'installation à proximité d'un utilisateur d'énergie fossile pour la valorisation des gaz de thermolyse N'est pas adaptée aux grandes STEP Toxicité des huiles de pyrolyse non négligeable (composants polycycliques) Nuisances olfactives avec les produits huileux de pyrolyse

18 Processus Réduction chimique de la fraction organique des boues Température denviron °C en oxygène raréfié (environ 20% est nécessaire à la combustion des boues) Production dun gaz combustible CH 4 ou dun gaz de synthèse riche en H 2 et en CO La fraction minérale est, quant à elle, transformée en cendres Le gaz combustible produit peut être valorisé énergétiquement en chaleur ou en électricité Gazéification

19 Production du gaz : Réactions à haute température ( °C) et basse pression (~ 1 bar) C + H 2 O CO + H 2 (1) C + CO 2CO(2) Réaction à basse température (700°C) et haute pression (10-20 bars) C + H 2 CH 4 (3)

20 Gazéification Bilan énergétique Ces réactions endothermiques, nécessitent lapport dénergie en brûlant une faible partie de la charge, soit à lair, soit à loxygène. En fonction de la quantité dazote introduite, on génère : gaz pauvres (< 8MJ/Nm 3 ) ou semi-riches (8-18MJ/ Nm 3 ) à comparer au gaz naturel (35 MJ/Nm 3 ) Avantages / Inconvénients Autonome énergétiquement Réduction des boues de STEP tout en valorisant les gaz produits en électricité et en chaleur Emission limitée de gaz à effet de serre Teneurs élevées en azote des boues forment de lammoniaque et du cyanure d'hydrogène, précurseurs des NOx Concentration des métaux lourds dans les cendres Emission de H 2 S et de mercure

21 Gazéification Application : Procédé « Noell » à lit entraîné En Allemagne, Freiberg/saches plant : 1,5 t/h boues de station dépuration, puissance du gazéifieur 7-10 MWth La composition du gaz produit pour la biomasse (17-19 MJ/kg, à base sèche : siccité > 80%) : CO2 = 14 %, CO = 52 %, H2 = 28 %, CH4 < 0,1 %, N2 = 6 %, pour une capacité calorifique du gaz de 9,3 MJ/kg. Source : [7] Antonini, G., Hazi, M., 2004 Etude ADEME / PROCEDIS

22 Conclusion Grande variété de techniques Avantages communs: Réduction de lutilisation dénergie fossile Fournir un débouché pour les boues de STEP Production dénergie Choix de ces filières au cas par cas: En fonction de la qualité des boues De la taille de la station dépuration Des aspects socio-économiques, environnementaux, techniques et réglementaires

23 Merci de votre attention

24 Références bibilographiques [1] ncineration.pdf ncineration.pdf [2] Gay, J., Lutte contre la pollution des eaux- Valorisation énergétique des boues de stations dépuration. Techniques de lIngénieur, G1455 [3] t_Boues_version_DEF.pdf t_Boues_version_DEF.pdf [4] Bridle, T., Molinari, L., Skrypsi-Mantele, S., Ye, P., and Mills, J., Start-up of the Subiaco Enersludge plant. Water Science and Technology, 41(8) : [5] Sanchez, M.E., Cuestos, M.J., Martinez, O., Moran, A., Pilot scale thermolysis of municipal solid waste. Combustibility of the process and gas cleaning treatment of the combustion gases. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 78 : [6] Kim, Y., Parker, W., A technical and economic evaluation of the pyrolysis of sewage sludge for the production of bio-oil. Bioresource Technology, 99 : [7] Antonini, G., Hazi, M., 2004, PYROLYSE – GAZEIFICATION DE DECHETS SOLIDES Partie 1 : Etat de lart des procédés existants. Faisabilité de traitement dun déchet par Pyrolyse ou Gazéification, Etude ADEME / PROCEDIS Version V.0. Juin 2004 [8] Neveux, N., Ricklin, P., 2008, Programme INTERREG III-A WALLONIE- LORRAINE – LUXEMBOURG Projet VALORBOUES. Phase 2 PRESENTATION DES TECHNOLOGIES DISPONIBLES POUR LE TRAITEMENT DES BOUES DEPURATION. version du 11 avril 2008 [9] Gourdon, R., 2001, Traitement biologique des déchets. Techniques de l'ingénieur, G2060, pp Sites internet complémentaires : /ot-da/ot-da-12-boues.html /ot-da/ot-da-12-boues.html


Télécharger ppt "Valorisation énergétique des boues de station dépuration Présenté par: BLASZKOW Frédéric FILALI Rym FOURNIER Amaury GU Siding SADAKA Karine 06/06/2008."

Présentations similaires


Annonces Google