VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES BOUES DE STATIONS D’ÉPURATION Titre du Document VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES BOUES DE STATIONS D’ÉPURATION Titre du document Présenté par : Mme S.M- HALOUANI 30 OCTOBRE 2013

SOMMAIRE Présentation de la digestion anaérobie des boues Principe de fonctionnement du digesteur Les technologies. Etude de cas – station d’épuration de la ville de Annaba. Exploitation et contrôle de la digestion Conclusion.

LA DIGESTION ANAEROBIE GENERALITES

QU’EST-CE QUE LA DIGESTION ANAÉROBIE ? La digestion anaérobie, ou biométhanisation , est un processus biologique naturel de décomposition de la matière organique par des microorganismes (bactéries) qui s’activent dans des conditions anaérobiques, c’est-à-dire sans oxygène. Ce processus se déroule dans un bioréacteur fermé. La digestion de la matière organique génère à la fois du biogaz et un résidu solide appelé digestat . Cette filière de valorisation de la matière organique peut donc produire de l’énergie renouvelable et du compost.

MÉCANISMES DE LA DIGESTION

PROCÉDÉ BIOLOGIQUE VALORISANT LES MATIÈRES ORGANIQUES SOUS FORME : Une énergie renouvelable: Le Biogaz Un amendement agronomique utilisé comme fertilisant Électricité renouvelable Digestion par des bactéries dans un réacteur Biogaz Chaleur renouvelable Effluents organiques Digestat (Substitut d’engrais)

QUEL TYPE DE DIGESTION ANAÉROBIE ? 3 types principaux en fonction de la T°C: La digestion anaérobie psychrophile : température de 10 à 25°C. La digestion anaérobie mésophile : température de 25 à 45°C. La digestion anaérobie thermophile : température de 45 à 65°C.

PLACE DANS LA CHAÎNE DE TRAITEMENT DES BOUES Premier maillon du traitement, après décantation, voire épaississement

QUELS SERONT LES TYPES DE BOUES DIGÉRÉES ? Alimentation des digesteurs par: Un Mélange de Boues Primaires et /ou de Boues Secondaires. Avec des concentrations suffisantes : Moyenne : 40 à 50 g/l Optimum : 55 à 65 g/l

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU DIGESTEUR

LES TECHNOLOGIES

DIGESTION À SIMPLE OU DOUBLE ÉTAGES A simple étage : un digesteur chauffé et brassé. A double étage : chaîne de digestion composée de: Digesteur primaire chauffé et brassé; Digesteur secondaire non chauffé et brassé. Séquentiellement ayant comme rôle de : Stocker les boues avant déshydratation; Supporter la cloche gazométrique; Achever le dégazage des boues.

FORME DES DIGESTEURS

STATION D’ÉPURATIONDE LA VILLE D’ANNABA ETUDE DE CAS : STATION D’ÉPURATIONDE LA VILLE D’ANNABA

CARACTÉRISTIQUES DE LA STATION DONNÉES DE BASES Capacité de traitement : 580 700 E.H Volume journalier : 83 620 m3/j Charge journalière en DBO5 : 34 842 Kg/j FILIÈRES DE TRAITEMENT Filière eaux : Prétraitement (dégrillage, dessablage-déshuilage) Décanteurs primaires Traitement biologique Filière boues : Epaississement Digestion anaérobie Déshydratation

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA STEP

DONNEES TECHNIQUES DES DIGESTEURS Deux cuves cylindriques en béton; Hermétiques pour permettre la fermentation; Chauffées à 35 ± 1 °C; Le contenu est brassé pour : Éviter formation de croûte en surface ; Assurer un bon dégazage; Éviter la sédimentation des matières; Homogénéiser le mélange; PH maintenu à 6.5 – 8; AGV/TAC < à 0.3; Les substrats y restent en moyenne 12 jours; La charge volumique du digesteur = 1.2 à 3 Kg MVS/m3/j; Rendement d’élimination des MVS = 48 % à 50%.

DONNEES TECHNIQUES DES DIGESTEURS Deux cuves cylindriques en béton; Hermétiques pour permettre la fermentation; Chauffées à 35 ± 1 °C; Le contenu est brassé pour : Éviter formation de croûte en surface ; Assurer un bon dégazage; Éviter la sédimentation des matières; Homogénéiser le mélange; PH maintenu à 6.5 – 8; AGV/TAC < à 0.3; Les substrats y restent en moyenne 12 jours; La charge volumique du digesteur = 1.2 à 3 Kg MVS/m3/j; Rendement d’élimination des MVS = 48 % à 50%.

Principaux paramètres de conception de la digestion DIMENSIONNEMENT Principaux paramètres de conception de la digestion Caractéristiques des boues entrée digestion Caractéristiques du digesteur Caractéristiques des boues en sortie digestion Bilan Gaz Chauffage du digesteur

DIGESTEUR Caractéristiques des boues entrée digestion Unité Valeur Débit journalier de boues entrée digestion Kg de MS/J 23 104 Concentration g/l 70 Fraction volatile % de MV/MS 66.4 Caractéristiques du digesteur Nombre de digesteur U 2 Volume du digesteur m 3 3 090 Temps de séjour des boues J 12 Température des boues ° C 35

SUITE - DIGESTEUR Caractéristiques des boues en sortie digestion Unité Valeur Taux de réduction moyen des MV % 55 Fraction volatile des boues digérées % de MV/MS 47 Flux MEST sortie digestion Kg/J 14 684 Concentration MES en sortie de digestion g/l 44 Durée d’extraction h/J 8 Débit d’extraction m3/h 42 Bilan Gaz Production de gaz par Kg de MV détruite Nm3/Kg de MV détruite 1.5 Production journalière de gaz Nm3/J 7 503 Débit horaire Nm3/h 312 Pouvoir calorifique du gaz KJ /Nm3 22 818

CHAUFFAGE DES BOUES Chauffage du digesteur Unité Valeur Température des boues entrantes °C 15 Besoins totaux à fournir au digesteur KW 636 Capacité maximale retenue d’une chaudière 850 Capacité thermique totale du gaz 6 338 Consommation par les chaudières pour le chauffage des boues 813 Reste (vers torchère) 5 525

EXPLOITATION ET CONTRÔLE DE LA DIGESTION

Diminution de la production de biogaz et augmentation du pourcentage de CO2; Augmentation du rapport AGV/TAC; Mauvaise déshydratation : collage sur les toiles de filtration; Les boues deviennent malodorantes : odeurs; Maintenir la concentration des boues fraîches la plus élevée possible (≥ 33g/l); Excès de charge hydraulique diminution de la concentration en bactéries méthanogènes; S’assurer que la température est constante dans le digesteur pas de passage préférentiel; Contrôle de l’efficacité du dessableur (pouvoir de coupure).

CONCLUSION

Réduction de la masse (matières sèches) des boues à éliminer : ATOUTS DE LA DIGESTION Réduction de la masse (matières sèches) des boues à éliminer : de 35 à 40 % MS – 40 à 50 % MV ; Stabilisation de la matière organique : Boues moins malodorantes que les boues fraîches; Amélioration des conditions de travail; Réduction des nuisances olfactives. Production d’énergie valorisable : biogaz ;

ATOUTS DE LA DIGESTION Production d’un amendement agronomique; Diminution de la concentration en germes pathogènes (10 à 100 fois inférieure) : technique d’hygiénisation . Une économie sur : les coûts de transport des boues; le dimensionnement des équipements (centrifugeuses, filtres, etc.); le conditionnement des boues (réactifs, électricité); Production de biogaz, énergie renouvelable.

INCONVÉNIENTS DE LA DIGESTION Risque d’explosion des digesteurs et du gazométre Contraintes d’exploitation :Suivi rigoureux du process de fonctionnement par personnel qualifiés Retours en tête de station des surnageants à traiter Coûts d'investissement : Investissement : 50 000 à 120 000 Da/tMS, selon la taille de la STEP Exploitation : 2 000 à 4 000 Da /tMS

MERCI DE VOTRE ATTENTION Présentation du Projet MERCI DE VOTRE ATTENTION