Température, volume du digesteur, concentration des boues, régularité de l’alimentation et du soutirage, qualité du mélange, tels sont les différents facteurs qui influencent le rendement d’une installation de digestion anaérobie. Il existe également des facteurs défavorables : présence de corps toxiques pour les bactéries, variations brutales des conditions de pH, variations de températures ou de charge.
C’est par la production de gaz, qui est le critère le plus représentatif de la digestion, que l’on peut se rendre compte de la qualité de cette digestion : en effet, une bonne digestion anaérobie produit jusqu’à 70 % de gaz méthane. Ce dernier peut être collecté et brûlé pour fournir de la chaleur au digesteur et maintenir sa température.
Influence des différents facteurs
La température doit être la plus constante possible et voisine de 32-35 °C.
[Photo : Effets du mélange des réactifs.]
Le volume du digesteur permet aux matières de séjourner le temps nécessaire à l’obtention de la dégradation (en moyenne une vingtaine de jours).
La concentration des boues est un élément important car elle est en relation directe avec la concentration des bactéries méthanogènes.
L’apport des boues fraîches et le soutirage des boues digérées doivent être réguliers, ce qui permet de maintenir constant le taux de matières organiques par rapport au taux de bactéries.
Influence du mélange
Le rôle des constituants du mélange est complexe. Leur intervention se situe à plusieurs niveaux :
Comme dans toute réaction chimique, il faut tout d’abord assurer la rencontre des réactifs, c’est-à-dire des matières organiques et des bactéries méthanogènes. Intervient donc à ce niveau la notion de recirculation. Cette dernière étant communément faite par des pompes, on se réfère alors à un taux de recirculation journalier compris entre 0,8 et deux fois le volume du digesteur. L’utilisation de mélangeurs s’avère donc efficace, dans le cadre d’un cycle de recirculation ajusté au taux de quatre fois par heure le volume du digesteur.
C’est la régularité de cette réaction qu’il faut maintenir ; à cette fin, le mélange intervient pour réguler la température, la concentration en matières organiques et en bactéries dans l’ensemble du digesteur.
[Photo : Fig. 2 – Installation d’un mélangeur sur bassin circulaire, avec un champ de balayage de 120°]
apparaît, lequel s’exprime par comparaison entre le débit et la turbulence générée (figure 1). Pour atteindre l’efficacité maximum, l’effet recherché est l’homogénéisation.
La digestion entraîne des effets physiques secondaires, qui sont : la génération de dépôts et de croûtes, que la recirculation à l’aide des pompes ne permet pas de faire disparaître. L’intervention d’un mélangeur permet d’assurer la remise en suspension des dépôts et l’incorporation des croûtes dans la masse liquide. La notion de flux hydrauliques et l’utilisation de l’effet de paroi sont alors essentielles. L’utilisation d’un mélangeur pour assurer ces diverses fonctions entraîne une consommation d’énergie de l’ordre de 8 à 20 W/m³.
Le choix du type de mélangeur et de son positionnement sont primordiaux pour le rendement d’un digesteur : l’emplacement du mélangeur dans le digesteur doit optimiser le procédé et éviter la création d’un état stable (avec rouleaux de circulation et zones stabilisées de décantation). Il est donc nécessaire de modifier périodiquement la direction du flux.
Une longue expérience dans le domaine des pompes submersibles et la maîtrise des mobiles hydrauliques
[Photo : Fig. 3 – Effets d’un flux séquentiel à quatre positions : suppression de la zone d’ombre due au pilier central et élimination des états stables]
[Photo : Fig. 4 – Un mélangeur]
ont permis de développer une gamme de mélangeurs submersibles particulièrement bien adaptée à cette application : la gamme Amamix.
Cette gamme reprend des éléments éprouvés tels que les moteurs standard de pompes submersibles et utilise des hydrauliques dérivées des pompes hélices. Sa conception modulaire autorise une sélection fine des critères importants tels que le débit de mélange, la vitesse hydraulique, l’effet de mélange, la vitesse de rotation, la puissance installée et la température de fonctionnement. Les moteurs approuvés pour une utilisation à haute température constituent un atout supplémentaire. Le système d’installation et ses diverses variantes autorisent en outre le positionnement le plus performant du mélangeur dans le digesteur, en raison du fait qu’il est orientable, ce qui permet de modifier aisément la direction du flux.
L’adjonction d’un système à flux séquentiel* accentue fortement l’efficacité du mélange. En fonction de la forme du digesteur, ce système permet en effet de bénéficier d’importantes améliorations : réduction de la puissance nécessaire (avec utilisation optimale du débit de recirculation et de l’effet de paroi) ; réduction du nombre d’appareils à mettre en œuvre (dans le cas de volume très important) (figure 2) ; élimination des états stables (et des zones de décantation en résultant) ; suppression de la zone d’ombre (figure 3) dans le cas de digesteur avec pilier central par utilisation de l’effet de flux et de l’effet de paroi.
* Brevet Pompes Guinard-KSB.
