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M i n i s t è r e d e l ' A g r i c u l t u r e e t d e l a P ê c h e FNDAE n°

M i n i s t è r e d e l ' A g r i c u l t u r e e t d e l a P ê c h e FNDAE n° 24 Document technique Jean-Pierre Canler Groupement de Lyon UR Qualité des eaux et prévention des pollutions 3 bis quai Chauveau – CP 220 69336 Lyon Cedex 09 Tél. 04 72 20 87 87 Graisses isssues des dégraisseurs de stations d'épuration traitant des effluents à dominante domestique Performances des systèmes de traitement biologique aérobie des graisses Crédit photographique : J-L. Beckert, Cemagref Couverture – Réacteur de traitement couvert, local de préparation et de stockage des nutriments p. 7 et 13 – Dégraisseur, racleur entraînant les graisses flottées vers la goulotte de récupération p. 17 et 29 – Réacteur de traitement des graisses non couvert, aéré et brassé en continu p. 37 – Filasses conduisant au bouchage des organes de pompage p. 45 – Réacteur de traitement couvert, locaux des surpresseurs et de préparation des nutriments Ce document a été réalisé grâce : – au concours financier du Fond national pour le développement des adductions d'eau (FNDAE), du ministère de l'Agriculture, et de la Pêche (Direction de l'espace rural et de la forêt) ; – à la participation de D. Gorini et de son équipe du laboratoire de chimie des eaux du Cemagref, groupement de Lyon ; – à l'aide de stagiaires dont C. Royer, étudiante en troisième année à l'ENGEES ; – à l'équipe traitement des eaux résiduaires du Cemagref du groupement de Lyon, et plus particulièrement à J-M. Perret pour sa très importante contribution. © Ministère de l'Agriculture et de la pêche – ISBN 2-11-092851-4 ; © Cemagref 2001 – Cemagref Éditions – ISBN 2-85362-556-7 – Performances des systèmes de traitement biologique aérobie des graisses – Graisses issues des dégraisseurs de stations d'épuration traitant des effluents à dominante domestique. Jean-Pierre Canler (Cemagref)– Document technique FNDAE n° 24, 2001. 1re édition Coordonnée par le Cemagref : conception et création graphique : Julienne Baudel ; infographie : Françoise Peyriguer. Dépôt légal : 2e trimestre 2001 – Impression : Jouve, 18 rue Saint-Denis, BP 2734, 75027 Paris Cedex 01. Diffusion : Publi-Trans, ZI Marinière 2, Rue Désir Prévost, 91080 Bondoufle, Tél. 01 69 10 85 85, Fax. 01 69 10 85 84. Diffusion aux libraires : Technique et documentation Lavoisier, 14, rue de Provigny, 94236 Cachan Cedex, tél. 01 47 40 67 00. Prix :12,96 e€ (85 FF) Sommaire C H A P I T R E I : G É N É R A L I T É S S U R L E S L I P I D E S 7 DÉFINITIONS 7 PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DES LIPIDES 8 GISEMENT GRAISSEUX EN FRANCE ET SES NUISANCES 9 C H A P I T R E I I : C A R A C T É R I S A T I O N D E S G R A I S S E S S U R S T A T I O N S D ' É P U R A T I O N . R E C O M M A N D A T I O N S S U R L ' É C H A N T I L L O N N A G E E T L ' A N A L Y S E 13 DÉGRAISSEUR 13 RECOMMANDATIONS CONCERNANT LA CARACTÉRISATION DU DÉCHET GRAISSEUX 13 C H A P I T R E I I I : L E T R A I T E M E N T D E S G R A I S S E S 17 RECENSEMENT DES PRINCIPALES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DES GRAISSES 17 LE TRAITEMENT BIOLOGIQUE AÉROBIE DES GRAISSES 21 C H A P I T R E I V : R É S U L T A T S 29 RAPPELS 29 CARACTÉRISATION DU DÉCHET GRAISSEUX 31 CARACTÉRISATION DE LA BIOMASSE PRÉSENTE DANS CES RÉACTEURS 32 PERFORMANCES OBTENUES 33 AUTRES RÉSULTATS 34 C H A P I T R E V : R E C O M M A N D A T I O N S T E C H N I Q U E S 37 DIMENSIONNEMENT DES INSTALLATIONS 37 ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES 41 EXPLOITATION DE CES RÉACTEURS 43 C H A P I T R E V I : C O N C L U S I O N 45 LISTE BIBLIOGRAPHIQUE 47 LISTE DES ANNEXES 50 Introduction L e pré-traitement des eaux usées domestiques génère différents sous-produits dont les déchets graisseux. Dans la majorité des cas, le principal débouché actuel retenu en France est leur mise en décharge. Mais, compte tenu de la nouvelle réglementation applicable à partir de 2002, ces résidus considérés comme non ultimes en raison de leur traitabilité, de leur faible siccité et de leur taux élevé en matière organique, ne seront plus acceptés dans les centres d'enfouissement techniques. Plusieurs filières de traitement ont été mises au point et/ou sont en cours de développe- ment. Le traitement biologique aérobie des graisses est le procédé le plus prometteur. Cette filière de traitement est relativement récente et donc encore peu connue des maîtres d'œuvre et d'ouvrage. Le présent document est principalement axé sur le traitement biologique aérobie des graisses. Il retrace d'abord les caractéristiques qualitatives et quantitatives des déchets graisseux issus des dégraisseurs de stations d'épuration traitant des effluents à domi- nante domestique, ainsi que les nuisances et difficultés qu'ils peuvent engendrer dans la gestion des filières de traitement des eaux usées. Puis il se concentre sur le traitement biologique aérobie de ces produits, en faisant plus particulièrement le point sur les paramètres de dimensionnement et de fonctionnement de ce procédé, ses performances, ses limites, tout en apportant des recommandations afin d'en faciliter l'exploitation courante. 7 Performances des systèmes de traitement biologique aérobie des graisses Graisses issues des dégraisseurs de stations d'épuration traitant des effluents à dominante domestique Chapitre I GÉNÉRALITÉS SUR LES LIPIDES Définitions LES LIPIDES Les lipides sont des esters composés d’alcool et d’acides gras à plus ou moins longue chaîne qui peuvent dans certains cas se combiner avec d’autres éléments. La réaction d’estérification est la suivante : alcool + acides gras → ester + eau L’hydrolyse d’un lipide correspond à la réac- tion inverse. Elle peut être biologique par l’intermédiaire d’enzymes ou chimique (sapo- nification) par ajout d’une base. On parlera : ! de lipides simples : esters d’acides gras et de divers alcools, ! de lipides complexes : di- ou triesters auxquels s’ajoutent divers groupements phosphorés. À l’entrée des stations d’épuration, les lipides sont essentiellement d’origine animale ou végé- tale. On les nomme aussi matière grasse ou graisses, et sont principalement composés de triglycérides – 98 % de la masse – (Entressangles, 1987). Par simplification, la formule chimique d’un triglycéride peut s’écrire : CH2 – 0 – CO – R1 CH – 0 – CO – R2 CH2 – 0 – CO – R3 Le glycérol possède trois fonctions alcools, on parle de : ! mono-glycéride lorsqu’une fonction alcool est estérifiée, ! diglycéride lorsque deux fonctions alcools sont estéri- fiées, ! triglycéride lorsque les trois fonctions alcools sont estéri- fiées. On parlera également de : ! triglycérides simples lorsque les acides gras sont identiques (R1= R2 = R3), et de ! triglycérides mixtes lorsque les acides gras sont différents : cas des corps gras alimentaires. Glycérol (alcool) Liaisons (ester) Acides gras 8 8 Performances des systèmes de traitement biologique aérobie des graisses Graisses issues des dégraisseurs de stations d'épuration traitant des effluents à dominante domestique Dans notre domaine d’étude, les principaux aci- des gras recensés sont généralement compo- sés d’un nombre pair d’atomes de carbone, compris entre 12 et 18. On parlera d’un pro- duit gras à partir de six atomes de carbone. À l’entrée d’une station d’épuration, le déchet graisseux est composé d’acides gras libres (hydrolysés) et d’acides gras estérifiés. Ainsi, un déchet graisseux moyen obtenu après analyses de nombreux échantillons aux ori- gines diverses (bac à graisses, entrée de sta- tion d’épuration, réseau) révèle une très grande hétérogénéité dans sa composition. On observe de nombreux acides gras différents : – les C18 mono-insaturés représentant 40 % des acides gras totaux ; – les C18 poly-insaturés représentant 15 % des acides gras totaux : acide linoléique ; – et les C16 saturés représentant 25 % des acides gras totaux : acide palmitique. Un indice d’acidité faible, inférieur à 25 %, est révélateur d’un degré d’hydrolyse peu important. Principales caractéristiques physico-chimiques des lipides La longueur de leur chaîne carbonée, le degré de saturation de cette chaîne et l’isomérisation * vont avoir une influence importante sur les pro- priétés des acides gras, et par conséquent des lipides. En effet : ! l’insolubilité dans l’eau des acides gras sa- turés augmente avec le nombre d’atomes de carbone constituant la molécule et le caractère « gras » n’apparaît qu’à partir de six à huit ato- mes de carbone (Beture, 1996). ! uploads/Sante/graisses-isssues-des-degraisseurs-de-stations-d-x27-epuration-pdf.pdf