Download - Traitement Bio
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Traitement biologique des eaux uses
1-Traitement du carbone
Nicolas Bernet
INRA-Laboratoire de Biotechnologie de lEnvironnementAvenue des tangs, 11100 Narbonne
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LPURATION DES EAUX RSIDUAIRES
Diversit des sources polluantes:
OrigineEaux Rsiduaires Urbaines (ERU)
Eaux Rsiduaires Industrielles (ERI)
NatureOrganique (agro-alimentaire, pharmacie, )Minrales (micro-lectronique, automobile,)
FormeSoluble
Collodale
Matires en suspension
Diversit des procds de traitement
Physiques
Chimiques
Biologiques
Couplages
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Produits solubles Produits collodaux Matires en suspension
Neutralisation
Oxydo-rduction
Echange dions
Membranes (OI, ED)
Prcipitation
Oxydation
Adsorption
Extraction
Traitements biologiques arobies
Cultures bactriennes en suspension
Boues actives, Lagunage
Cultures bactriennes fixes
Lits bactriens, Biofiltres
Traitements biologiques anarobies (mthanisation)
Dgrillage
Dessablage
Dcantation
Flottation
Filtration
Coagulation
Floculation
Coagulation
Floculation
Dcantation
Dgrillage
Dshuilage
Flottation
Dcantation
Flottation
Clarification
Po
llu
tio
n M
inr
ale
Po
llu
tio
n O
rga
niq
ue
PRINCIPE DE LEPURATION DES EAUX USEES
Daprs Boeglin, Techniques de lIngnieur
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Traitement primaire Traitement secondaire Traitement tertiaire
Dgrillage
Dessablage
Dshuilage
Prtraitement
Chimiques:
neutralisation,
Oxydo-
rduction,
...
Physiques:
stripping,,
dcantation,
flottation,
filtration
Boues
actives
Lagunage
ar
Lits
bactriens
Biodisques
Biofiltres
Digestion
anarobie
Dcantation
Elimination
Azote
Nitrification
Dnitrification
Elimination
Phosphore
chimique
biologique
Dsinfection
Cl2, O3, UV
Stabilisation biologique
ou chimique
Epaissisement gravitaire
ou flottation
dshydratation
filtration
centrifugation
schage
incinration
dcharge
pandage
Boues
Rejet
rivire
nappes
mer
pandage
FILIERES DE TRAITEMENT
Daprs Boeglin, Techniques de lIngnieur
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LES PRINCIPAUX CRITRES DE POLLUTION
Pollution Particulaire: les Matires en Suspension
Matires sches
Pollution Organique: DBO, DCO
DBO5 : Demande Biochimique en Oxygne, consommation doxygne en 5 jours par des o de contamination banale des eaux;
DCO : Demande Chimique en Oxygne, consommation doxygne dans les conditions dune raction doxydation par le bichromate de potassium, chaud, avec catalyseur.
Pollution lorigine de leutrophisation
Azote total N Phosphore total P
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PARAMTRES ET VARIABLES CARACTRISTIQUES
DUN PROCD BIOLOGIQUE
Concentration en biomasse : X
Concentration en pollution organique (DBO) : l
Rendement d puration : r
Volume du racteur : V
Dbit volumique entrant : Q
Charge massique applique :
Charge volumique applique :
Temps de passage :
Age de boue :
VX
QlCm 0
V
QlCv 0
Q
V
ppXQ
VXTSB
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CADRE RGLEMENTAIRE
- les lois prcisent les valeurs limites des critres de pollution, en concentration et en
rendement dpuration (Directive europenne du 21 Mai 1991 pour les ERU)
- la valeur limite est respecte quand au maximum 10% des rsultats dpassent cette
valeur, en restant infrieurs deux fois cette valeur.
- existence de normes spcifiques certaines zones sensibles leutrophisation.
-contrles rguliers ou inopins, selon la quantit brute de pollution gnre.
Paramtre Concentration % minimal de rduction
DBO5 25 mgO2/L 70-90%
DCO 125 mgO2/L 75%
MES 35 mg/L 90%
N total* 15 mg/L 80%
P total* 2 mg/L 70-80%
*Rejets en zone sensible, EH entre 10 000 et 100 000
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EVOLUTION DES PERFORMANCES DES STATIONS DPURATION
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FLUX REJETS APRS TRAITEMENT VENTUEL
DANS UNE STATION DPURATION INDUSTRIELLE
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LE TRAITEMENT BIOLOGIQUE DES EAUX USES
Traitement arobie (boues actives)
MO + organismes + O2 organismes + CO2
Traitement anarobie (mthanisation)
MO + organismes organismes + CH4 + CO2
Biogaz
100% 50% 50%
100% 7-12% 85-90%
Traitement de la matire organique
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PRINCIPES DE LEPURATION BIOLOGIQUE AEROBIE
Raction de catabolisme
Raction danabolisme
Oxydation biomasse (respiration endogne)
Bilan Oxygne
Matire organique + Microorganismes + O2 CO2 + H2O + Energie
Matire organique + Microorganismes + O2 + Energie C6H5O2N + CO2 + H2ONutriments
Nutriments
C6H5O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NO3- + mtabolites rfractaires
(boues en excs)
DCO (soluble) = DCO (biomasse) + O2 (utilis)
Daprs Boeglin, Techniques de lIngnieur
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ENERGTIQUE DU MTABOLISME CELLULAIRE
ATP
ADP + P
AnabolismeCatabolisme
Energie
Biomasse
Substrat
Substrat
Produits + CO2 + H2O
Daprs Boeglin, Techniques de lIngnieur
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LE MTABOLISME AROBIE
O2
Matire organique
Micro-organismesCO2 + H2O
Mtabolites rfractaires
(boues en excs)
Oxydation de la Biomasse
(respiration endogne)
Oxydation de la
matire organique
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Croissance exponentielle Croissance ralentie Croissance endogne
A B C D
Production de boue
Taux de consommation
de O2
L0
S0
Masse totale
de cellules
DCO rsiduelle
PRINCIPES DE LEPURATION BIOLOGIQUE AEROBIE
Daprs Boeglin, Techniques de lIngnieur
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RAPPEL : CINTIQUE MICROBIENNE
XrX Y
XrS b
lK
lm
rx : vitesse de croissance (g.L-1h-1),
: taux de croissance (h-1),
m : taux de croissance maximal
X : concentration en biomasse (g/L)
rs : vitesse de consommation du substrat (g.L-1h-1)
Y : rendement en biomasse (kgMVS.kdDBO-1)
b : mortalit des cellules (j-1)
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INFLUENCE DES CONDITIONS PHYSICO-CHIMIQUE SUR LES BOUES ACTIVEES
pH
6,5 - 8,5
Temprature
Influence directe sur la vitesse des ractions biologiques
Oxygne dissous
Substrat des microorganismes, importance du transfert
Facteurs nutritionnels
Macro-lments : C, N, P. DBO5:N:P = 100:5:1
Micro-lments : Fe, Ca, Mg, K, Mo, Zn, Co,...
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ELIMINATION DU CARBONE PAR VOIE AROBIE
PROCD BOUES ACTIVES
dgrillage dessablage dshuilage
Bassin de
Boues actives
Dcanteur
Traitement des boues
Silo boues
Poste de
relvement
Dpart des
eaux pures
Recyclage
boues
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DIFFRENTS TYPES DE PROCDS BOUES ACTIVES
Dsignation
Charge Massique
(kgDBO5.kgMVS-1.j-1)
Charge
Volumique
(kgDBO5.m-3.j-1)
Concentration
en Boues
(kgMVS.m-3)
Age de
Boues (j) Remarques
90%Faible
Charge
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DIMENSIONNEMENT DU BASSIN DARATION DES STEP
Q, l0, X0
(1+r)Q, lf, X (1-e)Q, lf, Xs
lf, X
= taux dpaississement des boues (3 en gnral)r = taux de recirculation
e = taux dextraction
eQ
rQ
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DIMENSIONNEMENT DES STEP- BESOINS EN OXYGNE
Besoins en O2 (kg.j-1) = aDL + bBa
Avec DL = quantit de DBO limine dans le bassin (kg.j-1)
Ba = quantit de boues actives dans le bassin (kgMVS)
O2 (kg.j-1) = a Q(l0-lf) + b XV
Forte charge Moyenne charge Faible charge
Cm (kgDBO kgMVS.j-1
) 0,5 - 1 0,1 - 0,5 < 0,1
(h) 2 - 4 4 - 11 24
K (h-1
) 1 0,4 0,3
Y 0,6
b (j-1
) 0,05
a (kgO2.kgDBO.j-1
) 0,5 0,55 0,66
b (kgO2.kgMVS.j-1
) 0,12 0,08 0,07
X (kgMVS.m-3
) 2,5 3 4
3
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DIMENSIONNEMENT DES STEP
PRODUCTION DE BOUES
B = Bmin + Bdur + YQ(l0-lf) - bXV - Beff
B : boues en excs (kgMES.j-1)
Bmin : 30% des MES entrantes
Bdur : MES difficilement biodgradables, 25% des MVS effluent
YQ(l0-lf) : boues synthtises
bXV : fraction dtruite par auto-oxydation
Beff : boues partant avec leffluent de sortie
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Synoptique de la station dpuration urbaine du Bola (Belgique)
Capacit : 2300 EH
http://www.aide.be/step_serv_am/bola.html
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Vue gnrale de la station dpuration urbaine du Bola (Belgique)
http://www.aide.be/step_serv_am/bola.html
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Bassin daration(400 m3)
Clarificateur secondaire
(150 m3)
http://www.aide.be/step_serv_am/bola.html
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ECOSYSTEME DES BOUES AEROBIES
Bactries
Btonnets Gram- : coliformes, Enterobacter, Pseudomonas, Achromobacter,
Flavobacterium, Zooglea
Bactries Gram+ : Micrococcus, Arthrobacter, corynformes, mycobactries
Levures et champignons filamenteux
Prsents en faibles quantits
Protozoaires
Rhizopodes ou amibes
Cilis comme Vorticella, Epistylis, Apidisca, Opercularia,...
Mtazoaires
Organismes pluricellulaires comme les rotifres et les nmatodes (vers).
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PROTOZOAIRES DANS LES BOUES ACTIVEES
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THEORIES EXPLICATIVES SUR LA FORMATION DES FLOCS
Phnomnes dattraction la surface bactrienne
Modle de l ossature filamenteuse
Thorie intgre
Groupe Type Affinit Rsistance
forte pour au manque de S
formeur de flocs lev S faible
filaments A lev O2 faible
filaments B faible S forte
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Bactries
Gram - filamenteuses ( trichome) : Sphaerotilus natans, Beggiota, Thiotrix, Microthrix
Gram+ : Bacillus
Champignons filamenteux
Geotrichum candidum, Leptomitus, Cephalosporium, Cladosporium, Penicillium
Thiotrix Microthrix parvicella
LES MICROORGANISMES RESPONSABLES DU FOISONNEMENT
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BOUES ACTIVEES ET FOISONNEMENT (BULKING)
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METAZOAIRES DANS LES BOUES ACTIVEES
Nmatodes
Rotifres
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PROBLEME DE MOUSSES DANS LES BOUES ACTIVEES
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LES MICROORGANISMES RESPONSABLES DU FOISONNEMENT
Champignons filamenteux
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Amlioration de la rtention de biomasse
- Augmenter la concentration en microorganismes dans le racteur
- Amliorer la qualit du rejet (MES)
Bioracteurs membranes (BRM)
Racteur biomasse immobilise (biofilms)
Charge massique :
XV
SQ
M
F
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LE BIORACTEUR MEMBRANES (BRM)
Permat Permat
Boues
en excs
Boues
en excs
Eau use Eau use
Membranes externes Membranes immerges
Membranes tubulaires ou planes
Filtration tangentielle (1-4 kWh.m-3)
Jusqu 30 gMES/L (8-15)
Prtraitement pouss ncessaire
Frquence de lavage leve
Applique aux ERI (lixiviats)
Membranes fibres creuses (2/3) ou planes (1/3)
Filtration par dpression (0,4-1 kWh.m-3)
6-12 gMES/L
Prtraitement pouss ncessaire
Frquence de lavage faible
Applique aux ERI et ERU
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LE BIORACTEUR MEMBRANES (BRM)
Le dveloppement des BRM en Europe (Kraume et Drews, 2010)
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LE BIORACTEUR MEMBRANES (BRM)
Evolution des cots de fonctionnement et de maintenance (Kraume et Drews, 2010)
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LE BRM APPLIQU AUX ERU
Qualit du rejet trs leve : - rejet en zone sensible,
- possibilit de recyclage de leau traite
Mais : cot plus lev, capacit daration infrieure aux BA (viscosit)
Dveloppement trs important : - march multipli par 10 en 5 ans,
- 10 M d habitants (0,5%)
Augmentation de la taille des stations : projet de 400 000 EH (USA), en 2000 la plus
grande station traitait 35 000 EH (Leipzig), en 2008, la station de Nordkanal
(Allemagne) traite 80 000 EH
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RACTEURS BIOMASSE FIXE
Biofilm
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PROCDS BIOFILM
Avantages
- Charge volumique limine leve
- Compacit (emprise au sol, couverture)
- Modularit
- Robustesse (inhibiteurs, chocs) : diversit?
Mais
- Frais dinvestissement plus levs
- Automatisation ncessaire
- Dure de colonisation des matriaux support
- Limitations de lapport en substrats
- Colmatage (lit fixe)
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PROCDS BIOMASSE FIXE
BIOFILM
Possibilit de dveloppement de bactries autotrophes prs du support (Nitrification)
support
biofilm
anarobie arobie
O2DBO5
CO2sous-produits
Garnissages utiliss en lits bactriens
- garnissages ordonns (auto-supports)cloisonyle
- garnissages vrac
flocorAnneaux pall
surfaces spcifiques
As : de 60
250 m2.m-3.
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Effluent
traiter
Recirculation
Effluent
trait
Garnissage
Rpartition par sprinkler
LE LIT BACTERIEN
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LE LIT BACTERIEN
http://www.carteleau.org
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On fait ruisseler l'eau sur un matriau dveloppant de la surface spcifique (50-200 m2/m3)
Matriau naturel (gravier, roche volcanique) ou synthtique (PVC, PE, PP)
Ventilation naturelle ou force
Ncessit davoir un arrosage optimal pour:- ne pas asscher le biofilm, ne pas le noyer (pour lapport d oxygne) - permettre la croissance du biofilm
- permettre lautocurage: limination du biofilm (viter le colmatage)
Consommation lectrique moins importante que pour les boues actives (2 3 fois moins)
Produit autant de boues que le procd boues actives (BA).
Mais dcanteur secondaire de surface moindre que BA car il ne voit que les boues produites (pas de recirculation des boues comme dans les BA).
Pour le traitement deffluents industriels fortement chargs, utilisation dun lit bactrien (i.e. abattement de 50% de la charge) avant un traitement par boues actives.
Capacit : 4-10 gDBO/m2.j soit 0,1-1 kgDBO/m3.j
Nitrification possible en un ou deux tages
Dnitrification possible avec lit bactrien non ar ou noy
LE LIT BACTERIEN
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LE LIT BACTERIEN
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Lit Bactrien
DIMENSIONNEMENT
n
h
s
f
Q
HKA
l
lexp
0
H: hauteur du lit (m)
As: surface spcifique en m2.m-3
Qh : Charge hydraulique (dbit rapport
la section du lit), m.j-1
n : coefficient (n=0,91-21.5/As)
K : constante lie la biodgradabilit,
ERU: 0,0226
ERI Abattoirs : 0,0082
Conserverie fruits-lgumes : 0,01530
0.04
0.08
0.12
0.16
0.2
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Volume de matriau (m3.m-3 deau traite)
Conversion en DBO5
ERU
Abattoirs
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LES DISQUES BIOLOGIQUES ROTATIFS
Dcanteur
primaire
Dcanteur
final
Boues en excs
Eau traiteEau brute
Boues
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LES DISQUES BIOLOGIQUES ROTATIFS
http://www.carteleau.org
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LES DISQUES BIOLOGIQUES ROTATIFS
Observation au 19ieme sicle du pouvoir purateur des moulins eaux !
La biomasse est fixe sur des disques en rotation monts verticalement et immergs 40 % dans l'eau traiter :
- paisseur du biofilm 1 3 mm
- diamtre 2 4 m
- vitesse de 1 2 t/minute
- espacement entre les disques 2 3 cm
Disques pour traiter la pollution soluble
Faible agitation, il faut viter les dpts
Dcanteur primaire ncessaire
Pas de recirculation des boues
Disques onduls ou autres formes:- 50 200 m2 /m 3
- sur arbre de 7,5 m: jusqu' 9300m2
- ajout de godets et injection d'air pour entraner la rotation.
Les disques doivent tre couverts: protection contre les intempries pluie, gel, soleil.
Capacit : en DBO soluble: 15 30 g /m2.jour : charge hydraulique: de 0,04 0,16 m3/m2.jour
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LES DISQUES BIOLOGIQUES ROTATIFS
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BIOFILTRES ET LIT FLUIDISES
S
A
S
A
A
S
Biofiltre ascendant Biofiltre descendant Lit fluidis
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LES BIOFILTRES
Procd d'puration de l'eau use culture de bactries fixes
utilisant un matriau granulaire en tant que support assurant la
filtration et la dgradation biologique
http://www.carteleau.org
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LES BIOFILTRES
Support < 5 mm
Opration en lit fixe ou fluidis
Co-courant ascendant gaz-liquide ou contre-courant
La biomasse reste dans le filtre : colmatage et ncessit de faire des cycles de
lavage pour enlever la biomasse (air ou eau)
Compacit (faible emprise au sol, forte surface spcifique disponible pour le
biofilm 700 1200 m2 /m3)
Absence de clarificateur secondaire: les eaux de lavage concentres en
biomasse sont achemines directement au traitement des boues.
Capacit : 2-10 kg DCO/ m3.j
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Biofiltres :le Biofor
www.degremont.com
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Biofiltres :le Biostyr
http://www.veoliawaterst.com/biostyr/fr/
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Systme biomasse fixe
Systme biomasse suspension
Rsiste mieux aux composs toxiques de l'affluent
Sensible la prsence de toxiques
Limitations au transfert de masse du substrat dans le biofilm
Peu de limitation au transfert du substrat
Aucun effet du dcanteur secondaire sur le fonctionnement du racteur et sa charge en biomasse
Le fonctionnement du bassin d'aration, et sa quantit de biomasse sont directememt relis la performance du dcanteur secondaire
Avec les biofiltres, on peut se passer de dcanteur secondaire
Dcanteur secondaire toujours ncessaire
Conception base encore sur des relations empiriques car mcanismes complexes dans le biofilm
Nombreux modles disponibles (et logiciels) pour la conception
Comparaison biomasse fixe-biomasse en suspension
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Granules arobies
- Procd aliment en mode SBR
- Rle essentiel de lhydrodynamique sur la granulation et la stabilit des granules
- Domaine dapplication : traitement simultan du carbone, de lazote et du
phosphore
Procds mergents
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PRINCIPE DE LPURATION BIOLOGIQUE ANAROBIE
Acides organiques,
alcools, ...
Actate
B. hydrolytiques
B. acidognes
B. actognes
B. homoactognes
A. mthanognes
actoclastesA. mthanognes
hydrognophiles
Mthanogense
Acidogense
Actogense
CO2+H2
CH4CO2+CH4
Hydrolyse
Monomres
Macro-molcules
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Carbone Organique
100 %
10%
Biogaz (CH4 + CO2)
PRINCIPE DE LPURATION BIOLOGIQUE ANAROBIE
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HYDROLYSE ET ACIDOGENESE
Bactries impliques : Clostridium, Ruminococcus, Bacillus, Escherichia,
Bacterodes, Enterobacter, ...
Hydrolyse
Macromolcules Molcules simples
Acidognse
AGV, Acide lactique, Alcools, CO2, H2
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BACTERIES HOMO-ACETOGENES
C6H12O6 3 CH3COO- + 3 H+ G0 = -311 KJ/raction
4H2 + 2HCO3- + H+ CH3COO
- + 4 H2O G0 = -105 KJ/raction
Bactries impliques : Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa...
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BACTERIES SYNTROPHES
Bactries impliques :
Syntrophobacter, Syntrophomonas, Syntrophospora et Syntrophus.
Type de raction Ractifs Produits Energie libre*
(KJ/raction)
G ' G'
Oxydation dacide gras Propionate +3H2O Actate + HCO3- + H+ + 3H2 +74 -1
Oxydation dalcool Ethanol + H2O Actate + H+ + 2H2 +2 -44Oxydation dacide amin Alanine + 3H2O Actate + HCO3
- + H+ + NH4+ + 2H2 +8 -38
Oxydation de compos
aromatique Benzoate + 7H2O 3 Actate + HCO3- + H+ + H2 +53 -16
* G ' : conditions standard, pH7, 25 C ; G' : conditions identiques lexception de pH2=10-4 atm.
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LE TRANSFERT INTER-ESPECES DHYDROGENE
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ARCHAEA METHANOGENES
Mthanognes actoclastes
Methanosarcina et Methanosaeta (Methanothrix)
CH3COO- + H2O CH4 + HCO3
- G'=-31 KJ
Mthanognes hydrognophiles
Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Methanogenium,...
HCO3- + 4H2 + H
+ CH4 + 3H2O G'=-135,6 KJ
4HCOO- + H2O + H+ CH4 + 3HCO3
- G'=-130 KJ
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ARCHAEA METHANOGENES
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PhylogeneticTree.png
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INFLUENCE DES CONDITIONS PHYSICO-CHIMIQUE
SUR LA DIGESTION ANAEROBIE
pH
Neutralit
Temprature
Msophile (35-40 C) ou thermophile (55-60 C)
Potentiel d oxydo -rduction
Anarobiose stricte : -300 -330 mV
Facteurs nutritionnels
Macro-lments : C:N:P = 150:4:1
Micro-lments : Fe, Ni, Mg, Ca, Na, Co
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LA MTHANISATION DES EFFLUENTS
Spcificits
Adapte pour des concentrations leves (>2500 mgDBO) Convient pour ERI, ERU pays chaud Optimal 35 C Faible rendement en biomasse (0,1 0,2 kgMVS.kgDBO
-1)
Biogaz (70% CH4) valorisable, autonomie nergtique
Taux de croissance faible : dmarrages longs Sensibilit aux perturbations (surcharges, chocs pH)
La mthanisation est une voie de dpollution relativement peu dveloppe en France par
les traiteurs deau.Elle revient la mode priodiquement pour des raisons diverses :
- nergtiques (annes 80)
- conomiques (annes 90: abattement de pollution en ERI)
- cologiques (depuis 98): nergie renouvelable, hyginisation des boues dpuration, rduction des boues dpuration.- nergtiques depuis 2006: augmentation du prix de rachat de llectricit produite partir de biogaz
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Cellules libres:
CONTACT
ANAEROBIE
R
S
EG
REACTEUR
COMPARTIMENTE
E
S
G
LES TECHNOLOGIES DE LA MTHANISATION
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REACTEUR
A LIT DE BOUES
(UASB)
G
E
S
E: entre effluent, S: sortie effluent, G: biogaz, R: recyclage
LES TECHNOLOGIES DE LA MTHANISATION
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UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) REACTOR
http://www.paques.nl/en/biopaq_uasb_anaerobic_treatmenthttp://www.uasb.org/discover/agsb.htm#uasb
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UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) REACTOR
Charge volumique : 10 25 kgDCO/ m3.jour
Vitesse de dcantation des granules leve : 20-50 m/h
Forte densit de biomasse : 20-50 kgMVS/m3
SVI < 20ml/g
Hauteur : 4-6 m
Vitesse ascensionnelle du liquide : 0,5-2 m/h
Brasserie (Belgique), 600 m3/j
Procd Seghers
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EXPANDED GRANULAR SLUDGE BED (EGSB) REACTOR
http://www.veoliawaterst.com/biobed-egsb/fr/
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EXPANDED GRANULAR SLUDGE BED (EGSB) REACTOR
Charge volumique : 20 30 kgDCO/ m3.jour
Vitesse de dcantation des granules trs leve : 60-100 m/h
Hauteur : 12 18 mtres
Vitesse ascensionnelle du liquide : 5-6 m/h
Auto-nettoyage du sparateur triphasique
http://www.veoliawaterst.com/biobed-egsb/fr/
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http://www.pulpandpaper-technology.com/contractors/environmental/paques/
INTERNAL CIRCULATION (IC) REACTOR
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INTERNAL CIRCULATION (IC) REACTOR
Charge volumique : 20 30 kgDCO/ m3.jour
Hauteur : jusqu 25 m mtres
Vitesse ascensionnelle du liquide : 10-20
m/h en bas, 2-10 m/h en haut
http://www.pulpandpaper-technology.com/contractors/environmental/paques/
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http://www.uasb.org/discover/granules.htm#granules
GRANULES ANAROBIES
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GRANULES ANAROBIES
Substrat : actate (Methanosaeta) Substrat : saccharose (mixed
culture)
http://www.uasb.org/discover/granules.htm#granules
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granulaire flocculante disperse
DCANTATION DE BOUES ANAROBIES
http://www.uasb.org/discover/granules.htm#granules
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MODELISATION
Vers la prise en compte de la complexit
microbiologique
Damien Batstone, University of Queensland, Australia
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LES TECHNOLOGIES DE LA MTHANISATION
Cellules fixes:
REACTEUR A
LIT FIXE
(FILTRE ANAEROBIE)
R
E
S
G
-
BIOFILTRE ANAROBIE
-
LES TECHNOLOGIES DE LA MTHANISATION
REACTEURS
A LIT MOBILE
Lit fluidis ascendant Lit turbul inverseLit fluidis inverse
E
E
E
S S
S
GG
G
RR
R(gaz)
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LIT FLUIDIS, GAS-LIFT
Augmentation de la surface disponible (support granulaire ou granules) Support mis en mouvement Pas de colmatage Contrle possible des biofilms (hydrodynamique)
Racteur fortes
contraintes
Racteur faibles
contraintes
1
234
5
6
7
89
1011
12
13
14
15
16
-
200 m
200 m
BIOFILM ANAEROBIE
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CARACTRISTIQUES GNRALES DES DIGESTEURS
Temprature
msophile (35 C) : contrle ncessaire
pH
- Neutralit
- Pouvoir tampon du milieu ou ajustement (soude, chaux)
Stabilit
- suivi des Acides Gras Volatils (surcharges)
- suivi de la teneur en H2 du biogaz
- dveloppement de systmes de conduite automatise
- ncessit de contrler les apports (N, P, oligo-lments)
Acidification
Selon les substrats (sucres ou riches en sulfates),
un bac tampon en tte du mthaniseur peut tre utilis
comme racteur dacidification, cela limite les fluctuationsde pH, ainsi que la prolifration des bactries fermentaires
acidognes dans le racteur.
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Biogaz
- valorisable en place (chaudires, cognration, injection du gaz dans le
rseau)
- combustion (torchres)
Dmarrage des digesteurs
- ensemencement massif pour les cellules libres
- boues acclimates, digesteurs ERU, lisiers (porcs, bovins)
- plus dlicat pour les cellules fixes (adhsion)
- augmentation progressive de la charge
CARACTRISTIQUES GNRALES DES DIGESTEURS
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PERFORMANCES DES DIGESTEURS
Cintique de la mthanisation
0,1 2 kgDCO.kgMVS-1.j-1
Yx/s= 0.05 1 kgMVS.kgDCO-1
YCH4=0,3 m3
CH4. kgDCO-1
X (kgMVS.m-3) Cv (kgDCO.m-3.j-1) TSH (j)
Contact 5-20 1-5,5 5-10
Filtre 10-30 10-15 1-5
Lit fluidis 40-50 30-40 0,2-2
UASB 20-40 15-25 0,5-4
Performances des digesteurs industriels
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Potentialits des racteurs aux fortes charges
Racteurs lit mobiles: > 100 kgDCO.m-3.j-1
Problmes hydrodynamiques (biogaz, dtachement biofilm)
Exemple
Usine Euroserum (schage de lactosrum) rejette
2500 m3.j-1 deffluent 4,3 kgDCO.m-3. Le traitement est ralis
dans 2 racteurs lit fluidis de 300 m3 chacun. Le biogaz
gnre de la vapeur deau utilise dans le procd, ce quientrane une conomie de 90 000 /an pour linstallation.
PERFORMANCES DES DIGESTEURS