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LA MÉTHANISATION DES BOUES D’INSTALLATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX RÉSIDUAIRES U

LA MÉTHANISATION DES BOUES D’INSTALLATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX RÉSIDUAIRES URBAINES OU INDUSTRIELLES NOVEMBRE 2016 La méthanisation connaît un développement important ces dernières années. Les boues issues des installations de traitement des eaux urbaines ou industrielles sont ainsi considérées aujourd’hui comme une nouvelle source d’énergie importante. PRINCIPE La méthanisation des boues (digestion anaérobie) est la dégradation, en l’absence d’oxygène, de la matière organique contenue dans les boues. Elle a lieu dans un digesteur à une température comprise entre 35 et 55 °C et produit du biogaz. Ce dernier est ensuite stocké dans un gazomètre avant valorisation. Le schéma (voir page suivante) présente de manière synthétique le fonctionnement d’une installation de traitement des eaux résiduaires urbaines conventionnelle dotée d’un processus de méthanisation des boues. Il présente aussi 4 voies de valorisation possibles du biogaz produit ainsi que trois optimisations majeures envisageables. Les fiches Synteau www.synteau.com a EAUX USÉES n°6 BÉNÉFICES Environnementaux et sanitaires n Production d’énergie renouvelable - contribution à l’autosuffisance énergétique des installations de traitement des eaux usées ; n Amélioration de l’empreinte environnementale des installations ; n Réduction du volume des boues issues du traitement des eaux usées et donc réduction des nuisances environnementales liées au transport et au devenir de ces boues ; n Stabilisation et hygiénisation des boues ; Économiques n Réduction des coûts d’exploitation découlant de la filière de traitement des boues ; n Revente d’énergie renouvelable à un tarif préférentiel ; n Réduction des besoins thermiques des installations ; n Création d’emplois locaux non délocalisables en construction - maintenance - exploitation. a EAUX USÉES NOVEMBRE 2016 n°6 LES GRANDES ÉTAPES D'UNE FILIÈRE DE TRAITEMENT ET LES VOIES DE VALORISATION DU BIOGAZ CO2 35g DCO/EH/j Biogaz 40g DCO/EH/j Effluent 5g DCO/EH/j Eaux usées 120g DCO/EH/j Boues déshydratées 40g DCO/EH/j Pré traitement Déshydratation Épaississement Déchets organiques L’INJECTION DANS LE RÉSEAU DE GAZ La proximité d’un réseau de gaz naturel offre la possibilité de valoriser directement le biogaz produit après un traitement préalable (transformation en biométhane) LA VALORISATION CHALEUR Grâce à une chaudière biogaz : • Chauffage de digesteurs et de locaux • Alimentation en énergie thermique de sécheurs PRODUCTION SIMULTANÉE D'ÉLECTRICITÉ ET DE CHALEUR • Electricité utilisée sur site ou réinjectée au réseau • Chaleur latente valorisée sur site LA PRODUCTION DE BIOCARBURANTS Transformation du biogaz en biométhane pour la production de biocarburants. Alimentation des véhicules : • de transport longue durée • de transport urbain Dégradation des boues (hydrolyse thermique ou ultrason) Retours de digestion Décantation primaire Méthanisation Boues Activées Combustion Epuration Epuration + compression ou liquéfaction Cogénération 1/3 du carbone est consommé sur la file Eau 1/3 du carbone est valorisable via les boues 1/3 du carbone est valorisé en énergie verte Clarification Milieu urbain Longue distance Voies d'optimisation File eau File boues Bilan matières carbonées Légende BIOMÉTHANE BIO GNV BIO GNL QUELQUES EXEMPLES… MEISTRATZHEIM OBERNAI (FRANCE, 67) a L’usine de traitement des eaux usées de Meistratzheim (204 000 EH en incluant les effluents industriels) est un exemple marquant de la prise en compte des probléma- tiques locales ainsi que de la synergie entre le traitement des eaux usées et celui des effluents industriels. Cette usine traite par digestion les boues issues du traitement des eaux usées et par méthanisation spécifique les jus de choucroute issus des industriels locales. L’ensemble du biogaz produit est utilisé pour le séchage des boues et pour la production d'électricité via une co-génération. SAMOËNS (FRANCE, 74) a D’une capacité de 50 000 EH, l’usine est équipée d’une digestion mésophile de 2 000 m3, d’une cogénération de 493 kW et d’une chaudière bicombustible fioul/biogaz de 645 kW. L’usine dispose également d’un poste de réception des bio-déchets et graisses alimentaires collectées par la col- lectivité. Ces déchets sont hydrolysés à chaud puis co-digérés pour accroitre la production de biogaz. L’électricité produite par la cogénération est vendue au gestionnaire du réseau et la chaleur utilisée pour le chauffage de la digestion, de l’hydro- lyse à chaud et des locaux. Le digestat est composté sur site avec des déchets verts et sert d’amendement pour la végéta- lisation des pistes de la station de ski de Samoëns. FOLSCHVILLER (FRANCE, 57) aL’usine de trai- tement des eaux usées de Folschvil- ler (20 000 EH) est équipée d'un di- gesteur de boues. La station bénéfi- cie d’un équipement spécifique aux petites stations : le stoc- kage du biogaz produit est directement intégré au diges- teur. Le biogaz est valorisé en électricité et en chaleur par une installation de co-génération. La mise en place d'une décantation primaire et d'un digesteur sur l'usine existante a permis d'augmenter la capacité de trai- tement de l'usine tout en conservant l'usine existante. AJACCIO (FRANCE, 2A) aL’usine de trai- tement des eaux usées de Campo Dell’oro à Ajaccio, d’une capacité de 65 000 EH, est pourvue d’une ins- tallation de métha- nisation des boues et des graisses. Afin d’optimiser les perfor- mances de la méthanisation, les boues biologiques subissent au préalable une désintégration par ultrasons. Le biogaz produit est valorisé en électricité et en chaleur. À noter que le chauffage du digesteur est réalisé grâce à la récu- pération de la chaleur provenant des fumées de combustion. DES SOLUTIONS DE COGÉNÉRATION ADAPTÉES AUX PETITES ET MOYENNES USINES DE TRAITEMENT DEUX MÉTHANISATIONS EN PARALLÈLE, UNE VALORISATION COMMUNE LA CO-DIGESTION POUR OPTIMISER LA PRODUCTION DE BIOGAZ SAUMUR (FRANCE, 49) a D’une capacité de 60 000 EH, cette usine de trai- tement des eaux usées de moyenne taille est équipée d’une installation de méthanisation des boues. 1 600 tMS de boues sont digérées annuellement après hydrolyse thermique. Le biogaz produit est cogénéré afin de produire de l’électricité et de la chaleur. www.synteau.com LA MÉTHANISATION DES BOUES D’INSTALLATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX RÉSIDUAIRES URBAINES OU INDUSTRIELLES CHERBOURG (FRANCE, 50) a D’une capacité de 150 000 EH, l’usine est dotée d’une installation de méthanisation des boues optimisée grâce à une hy- drolyse par ultrason. La réduction de la quantité de boues améliore les conditions de fonctionnement de l’unité de séchage thermique. Le biogaz est valorisé en électricité et en chaleur via une installation de cogénération. MARQUETTE LEZ LILLE (FRANCE, 59) a D’une capacité de 620 000 EH, cette usine est équipée de 3 digesteurs mésophiles (3x6100 m3) et d’une hydrolyse thermique en continu des boues digérées. Le biogaz produit peut ali- menter la cogénération (2x625 kW), la chaudière de produc- tion de vapeur et deux sécheurs de boues digérées. ANNECY (FRANCE, 74) a Cette usine, d’une capa- cité de 230 000 EH, est équipée de 2 méthaniseurs thermophiles de 4 250 m3 chacun. Leur volume est 40% plus faible qu’un pro- cédé conventionnel pour une efficacité énergétique identique grâce à ce procédé. La méthanisation des boues et des co- intrants permet de produire plus de 6 000 Nm3/j de biogaz transformés en biométhane et injectés au réseau. Le chauf- fage des méthaniseurs est assuré en pompe à chaleur avec récupération de la chaleur résiduelle des eaux usées traitées. STRASBOURG (FRANCE, 67) a Le biogaz issu de la digestion des boues de cette STEP de 1 million d’EH est traité par technologie membranaire pour produire du biométhane injecté dans le réseau et fournir du gaz vert pour 5 000 foyers. L’exportation d’énergie verte hors site a été rendue possible par l’amélioration constante du modèle énergétique de la STEP depuis 2010 (récupération de chaleur fatale, amélioration du pouvoir calorifiques des boues, co-digestion, etc…) pour la rendre indépendante des énergies fossiles. CAGNES SUR MER (FRANCE, 06) a La future installation, station à énergie positive d’une capacité de 160 000 EH sera équipée d’une digestion mésophile (2x2600 m3) permettant de traiter la totalité des boues produites par la station ainsi que des bio-déchets (refus alimentaires). Le bio-méthane produit sera intégralement injecté dans le réseau de gaz naturel. Un sécheur "basse température" transformera le digestat déshydraté en un combustible qui sera valorisé en cimenterie ou en usine d’incinération de déchets ménagers. SAINT NAZAIRE (FRANCE, 44) a D’une capacité de 102 000 EH, la station est dotée d’une installa- tion de méthanisation des boues optimisée grâce à une hydrolyse par ultrason. La production de biogaz est valorisée dans une co- génération de 95 KW électrique. SANTIAGO DE CHILE (CHILI) aL’installation de Mapocho, d’une capacité de 2 700 000 EH, est équipée de 65 000 m3 de diges- tion et d’une hydrolyse thermique des boues, procédé permettant d’augmenter la production de biogaz, de réduire la taille des digesteurs et de réduire la pro- duction de boues. 90 000 Nm3/j de biogaz sont produits et valorisés sur une cogénération pour la production d’électricité et de chaleur. DES INSTALLATIONS DE COGÉNÉRATION D’UNE PUISSANCE ALLANT DE 95 KW À PLUSIEURS MW L’INJECTION DE BIOMÉTHANE DANS LES RESEAUX DE GAZ NATUREL LA MÉTHANISATION DES BOUES D’INSTALLATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX RÉSIDUAIRES URBAINES OU INDUSTRIELLES www.synteau.com L ’OPTIMISATION DE LA PRODUCTION DE BIOGAZ Il existe des méthodes, qu’il est possible d’utiliser simultanément, permettant de maximiser la production de biogaz (méthodes indiquées en pointillés dans le schéma de fonctionnement de la méthanisation) : n L’intégration d’une décantation primaire Les boues issues uploads/Industriel/ synteau-fiches-eaux-use-uees-n6.pdf