Recyclage intégral des eaux de fabrication de panneaux de fibres

Communication présentée par

M. B. MARECHAL, directeur de l'usine ISOREL de Casteljaloux (Lot-et-Garonne) au Congrès National des Technologies Propres, à Toulouse, le 16 décembre 1975.

L’usine Isorel, de Casteljaloux, a commencé ses fabri­cations de panneaux de fibres de bois, en 1948. Elle produit des panneaux de deux catégories différentes :

— panneaux durs, épaisseurs : 2, 3 et 4 mm ; densité environ 1,00 ;

— panneaux isolants, épaisseurs : 10, 16, 20 et 25 mm ; densité environ 0,250.

La production des deux chaînes se monte au total et actuellement à environ 50 000 t/an — soit environ 150 t/jour — réparties approximativement à raison de :

— 40 % de panneaux isolants, — 60 % de panneaux durs.

Ces panneaux sont fabriqués à partir de déchets de bois, par voie humide et selon le schéma ci-dessous :

— les déchets de bois sont réduits en copeaux, — les copeaux subissent une légère cuisson et sont défibrés, — les fibres obtenues sont mises en suspension dans l'eau pour constituer la pâte, — cette pâte est raffinée, — elle est ensuite étirée et égouttée sur machine pour former les « matelas » qui deviendront panneaux, — les panneaux durs sont pressés et polymérisés dans une presse hydraulique tandis que les panneaux isolants sont simplement séchés et polymérisés dans un séchoir à rouleaux, — les panneaux sont ensuite refroidis, climatisés et mis à dimensions commerciales pour être stockés et expédiés.

LA POLLUTION (époque révolue).

La pollution était constituée par les fibres perdues dans l’eau utilisée pour la fabrication ainsi que par les composés solubles du bois tels que résines et sucres notamment, qui s’échappaient avec l’eau au moment de l'égouttage des matelas sur machines.

La Mission Technique de l'Eau du Bassin Adour-Garonne, organisme public qui préparait, en 1967, la création des Agences de Bassin, avait été chargée de mesurer la quantité de pollution contenue dans nos effluents, comme élément représentatif de celle rejetée par les entreprises ayant la même activité (ces analyses devaient servir à l'établissement du barème forfaitaire pour le calcul des redevances à partir de 1969). Elle nous confirma ainsi que nous rejetions à l’époque 110 kg de matières en suspension et de matières oxydables par tonne de produit fini, de sorte que notre pollution était égale à celle d'une ville de 110 000 habitants : 16 500 kg/jour.

Nous n’ignorions pas la gravité du problème. Du reste, même si nous avions voulu feindre, les plaintes de plus en plus pressantes des pêcheurs et des riverains de l’Avance, à l’aval de notre usine, ne nous l’auraient pas permis.

Dès 1953, c’est-à-dire bien avant que la croisade anti-pollution soit menée dans le grand public, la Société Isorel s’est préoccupée de trouver un remède. Ainsi avons-nous essayé un grand nombre de méthodes de traitements physiques :

• — décantation,
• — filtration,
• — floculation,
• — centrifugation,
• — précipitation électro-statique, etc.,

puis aussi des méthodes chimiques et biologiques.

Nous n’insisterons pas sur chacune de ces expériences et sur leurs résultats respectifs. Il y avait certes une amélioration de ceux-ci dans le temps, du moins au niveau de l’expérimentation, mais nous nous heurtions :

• — au coût des investissements nécessaires très élevés pour traiter tous nos effluents,
• — au coût d’exploitation jugé prohibitif pour notre entreprise,
• — à l’imperfection de chacun des procédés d’épuration qui auraient laissé subsister une pollution non négligeable ainsi que des risques d’à-coups et d’accidents,
• — à l’impossibilité de compenser ces difficultés et ces coûts par une valorisation des résidus d’épuration, bien que nous ayons essayé et cherché des débouchés pour les transformer en antibiotiques, levures, engrais, aliments de bétail...

De 1953 à 1968, ce sont donc des recherches solitaires que nous avons menées tant sur le plan technique que sur le plan financier et nous voyions grandir l’impatience des victimes de la pollution et des Administrations qu’elles assaillaient.

LA SOLUTION

Je dois dire que les dernières méthodes testées donnaient des résultats un peu moins décevants mais atteignaient des coûts d’exploitation absolument prohibitifs, interdisant la fabrication de panneaux. Tous ces essais, qui ont coûté fort cher, se sont échelonnés sur une période d’environ quinze ans, de 1953 à 1968.

Depuis, les Pouvoirs publics ont pris conscience de ces problèmes de pollution. Les Comités de Bassin, les Agences Financières de Bassin ont été créés. Ceci a eu pour résultat immédiat de sensibiliser un certain nombre d’industriels sur la lutte anti-pollution et, à partir de ce moment-là, nous avons eu des offres d’industries pour des matériels donnant des résultats meilleurs. Nous étions déjà moins seuls devant ce problème. Nous avons été amenés à essayer un certain nombre de matériels étrangers, mais les résultats n’étaient pas encore satisfaisants. C’est ainsi qu’un jour, après avoir subi un échec avec un matériel sur lequel nous comptions beaucoup, nous avons essayé d’imaginer ce qui se passerait si, au lieu de mettre nos fibres en suspension dans l’eau pour en faire de la pâte, nous les mettions en suspension dans un liquide autre que nous conserverions... De là est venue l’idée du recyclage... et ensuite de fermer les robinets.

Ceci se passait en 1968.

Depuis, tous les robinets ont été fermés et nous avons effectivement, pour le transport des fibres, un fluide très différent de celui que nous avions autrefois puisqu’il s’agit d’eau chargée de 90 à 100 g d’extrait sec au litre. Tout cela s’est fait peu à peu car il a fallu transformer pratiquement toute l’usine, toutes les habitudes, toute la routine des hommes, qu’ils soient ouvriers, contremaîtres ou ingénieurs.

Il va sans dire que l’outil de production n’était pas conçu pour cela et qu’il a donc fallu procéder à des aménagements, parfois de détail, qui ont demandé beaucoup de temps, d’analyses, de tâtonnements, de bricolage. En particulier, il a fallu modifier les procédés de raffinage, d’égouttage et de pressage des « matelas ».

Une des contraintes du recyclage découle certes du simple bon sens, mais son respect a exigé lui aussi une analyse approfondie du rôle de l'eau dans la fabrication, ainsi que des éléments apparemment les plus anodins des installations de production. Il s’agissait d’aboutir à ce que n'entre dans le circuit fermé que la quantité d'eau strictement égale à celle qui disparaît, en cours de fabrication, par évaporation.

Je ne rentrerai pas dans les détails de toutes ces adaptations qu’il a fallu faire car la somme des connaissances acquises pendant ces quatre années constitue un capital de savoir-faire que nous sommes en train de négocier dans différents pays. Mais ce que je peux dire, c’est que nous avons eu des modifications à faire dans des parties de l’usine qui étaient fort éloignées de la fabrication proprement dite des panneaux, et vraiment insoupçonnables au départ.

Nous considérons que nous avons atteint notre but à la fin 1972, la pollution qui était de 110 kg à la tonne de panneaux fabriqués autrefois ayant été ramenée à 0,8 kg par tonne, ce qui représente un rendement de 99,3 %.

Je précise que ces chiffres ressortent des différentes campagnes effectuées par l’Agence Financière de Bassin tout au long de notre période d’adaptation.

LA SÉCURITÉ

Le circuit fermé est certes l’idéal mais on sait qu’un accident est toujours possible. Ainsi, une rupture de circuit aurait pour conséquence non seulement de causer à la rivière une pollution d’autant plus grave que le milieu récepteur a perdu l’habitude de réagir, mais encore de perturber très sérieusement la production des panneaux.

C’est pourquoi nous avons disposé, entre l’usine et la rivière, un bassin-tampon qui reçoit en temps normal les eaux du circuit de refroidissement et les eaux pluviales, mais dont la capacité serait suffisante pour retenir, en cas d’accident, la totalité du contenu du circuit d’eaux de fabrication.

À l’intérieur de l’usine, un panneau lumineux est relié en permanence aux points sensibles des circuits d’eaux et peut donner l’alerte en cas d’anomalie. En particulier, un dispositif permet d’avoir en permanence un échantillon de l’eau contenue dans le bassin-tampon, d’en contrôler la qualité et de déterminer s’il y a lieu de cesser tout rejet dans la rivière.

Si, par exemple, la rupture d’une canalisation survenait, les eaux de fabrication (donc polluantes) seraient dirigées du bassin-tampon vers deux lagunes aérées, dès l’alerte donnée.

Ces lagunes retiendraient l’effluent dans des conditions non nuisantes, grâce à l’aération à laquelle il serait soumis par l’action des turbines. Elles servent également à recevoir le contenu du circuit des eaux de fabrication en cas d’arrêt de l’usine pour congés payés, par exemple.

Dans les deux cas, le fluide est renvoyé dans l’usine au moment de la remise en marche de celle-ci, ou bien est repris comme appoint au fur et à mesure des besoins.

En dehors de l’aménagement de ces dispositifs, ou plutôt pour les compléter et garantir leur efficacité, il a fallu faire dans l’établissement une véritable chasse

[Schéma : L’EAU ET LA FABRICATION EN 1973.]

aux fuites d'eau, pour assurer l'étanchéité du circuit fermé. Là encore, les travaux (souvent d'importance mineure) ont porté sur des parties de l'usine dont on aurait eu du mal à soupçonner, a priori, qu'elles pouvaient concerner le problème de la pollution : la construction de telle rigole a permis de réduire très sensiblement l'importance des rejets.

LES RÉSULTATS

Ceux-ci ont été non pas contrôlés mais mesurés par le personnel de l’Agence de Bassin « Adour-Garonne » à chaque phase d’avancement des travaux.

Pour permettre une comparaison valable, nous avons retenu comme base commune la quantité de pollution ramenée à la tonne de panneaux produits. On constate que l’on est passé de 110 kg/tonne en 1968 à 0,8 kg/tonne en janvier 1973, soit une chute de plus de 99 %. Encore, les quelque 100 kg qui sont rejetés chaque jour proviennent-ils du lavage des toitures et des sols par les eaux pluviales principalement : c’est l’équivalent de la pollution d’une commune de 700 habitants.

POLLUTION PRODUITE PAR TONNE DE PANNEAUX :

110 kg  
35  
11  
0,5  

68   71  72  73

Parallèlement, l'Agence de Bassin a mesuré l'amélioration de la qualité de la rivière, d'après le pourcentage d'oxygène dissous. Le point de mesure le plus rapproché de l'usine (4 km en aval) révélait un taux de 120 % par rapport au taux de saturation en oxygène en janvier 1973 contre 65 % en 1968.

Je pense qu'il est intéressant de préciser que les résultats que nous avons obtenus l'ont été à partir d'une usine produisant de la pâte avec son matériel d'origine — des anciens défibreurs Asplund de 600 mm de diamètre — fonctionnant à une pression de vapeur de 14 bars et produisant au maximum, donc dans les plus mauvaises conditions. Il faut dire que la Société Isorel n’avait pas l'intention d’engager la moindre dépense de renouvellement de matériel pour le procédé humide tant que ce problème de pollution existait.

Depuis qu’il est réglé, nous avons un programme de rénovation de cette usine et notamment du département pâte, qui sera équipé de machines modernes de production de fibres fonctionnant à une pression de vapeur moins élevée, réduisant de façon importante la quantité de matière soluble contenue dans la pâte, ce qui nous apportera plus de facilités par rapport à la situation passée.

LES AVANTAGES DU PROCÉDÉ

Il est intéressant de citer les principaux avantages du procédé utilisé :

• — Investissements relativement peu élevés en comparaison de ceux d'une station d'épuration classique : 2 500 000 contre 6 000 000 minimum.
• — Rendement particulièrement élevé, plus de 99 % et pas de boues à éliminer, alors qu'une station classique atteindrait difficilement 80 % et libérerait des quantités de boues qui posent des problèmes d'évacuation car elles sont très difficiles à traiter ou à transformer.
• — Frais d'exploitation négligeables : l'équivalent de 25 à 30 kWh par tonne de panneaux produits.
• — Économie de matières premières. Ce procédé éliminant toutes les pertes ou fuites de matière, on produit pratiquement une tonne de panneaux secs par tonne de bois sec.
• — Souplesse technique et économie, ce procédé permet d'incorporer dans la pâte tous les adjuvants nécessaires, quelle que soit leur toxicité vis-à-vis du milieu naturel, car il n'y a pas de perte ; à titre d'exemple, pour produire des panneaux Isorel asphaltés à 12 %, nous utilisons très exactement l'équivalent des 12 % d'asphalte retenus. Il en est de même pour les colles phénoliques ou la cire pour les panneaux durs lorsque nous en incorporons.

L'INCIDENCE SUR LA QUALITÉ

Nous donnons ci-dessous nos observations sur l'évolution des qualités commerciales et techniques des produits fabriqués durant cette période de mise au point du procédé, en précisant que toutes ces fabrications ont été obtenues avec du matériel de défibrage, raffinage et formage datant de 1945, tournant à une capacité supérieure à la norme.

Qualité commerciale.

Quelle a été l'incidence de l'application du procédé sur la qualité commerciale de nos panneaux ?

Avant l’application du procédé, nous obtenions 97 % de premier choix en classement commercial et 3 % de qualité second choix commercial.

Au début de la période de recyclage, le pourcentage de premier choix est descendu à 80 % en moyenne, avec des minima de 60 %. Devant ces résultats très décevants,

nous avons porté nos efforts sur l’étude systématique et statistique approfondie de l’origine de ces défauts pour arriver à les maîtriser, puis à les éliminer. Parmi ces défauts, nous avons noté en particulier :

• — collage,
• — brûlures,
• — marbrures,
• — taches multiples, etc.

Le résultat de nos études nous a permis d’établir que ces défauts provenaient de l’augmentation progressive de la concentration des matières en solution et en suspension des eaux de fabrication, du fait du recyclage intégral.

Après plusieurs années de persévérance, nous avons ramené le pourcentage de premier choix commercial au taux précédent, et ce, malgré les actions d’augmentation de productivité qui ont été menées parallèlement à la lutte anti-pollution. À noter qu’à Casteljaloux, nous avons atteint, pour le 3 mm, la cadence de 10 pressées/heure.

Qualité technique.

Quelle a été l’incidence de l’application du procédé sur la qualité technique de nos panneaux ?

Nous répondons à cette question par les courbes jointes pour les caractéristiques :

• — Densité
• — Flexion
• — Absorption

en précisant que dans tous les cas les panneaux faisant l’objet de ces observations ont été fabriqués sans adjuvants d’encollage ou d’hydrofugation, mais seulement avec un produit pour ajuster le pH.

Bien entendu, ces caractéristiques mécaniques et physiques peuvent être respectivement améliorées par addition dans la pâte de résines et de cires.

Sur ces courbes, nous pouvons observer que la caractéristique qui semble détériorée par le recyclage des eaux est l’absorption d’eau (24 heures) mais on peut pallier ce défaut par l’incorporation de cire en très faible quantité ; des essais ont montré qu’avec 0,5 % de cire sèche par rapport à la pâte, cette caractéristique redevient normale.

CONCLUSION

En conséquence, nous pouvons conclure qu’après une adaptation très minutieuse des conditions de fabrication au recyclage intégral des eaux de fabrication, les qualités commerciales et techniques des produits finis ne sont pas modifiées d’une manière significative par rapport à celles des panneaux fabriqués dans les conditions antérieures, c’est-à-dire avec circuit ouvert, donnant la pollution.

B. MARECHAL.

LA RÉCUPÉRATION DES PROTÉINES DES EAUX DE VÉGÉTATION DE LA POMME DE TERRE

par M. HUCHETTE,Société Roquette Frères

Comme beaucoup d'industries du même genre, la féculerie de pomme de terre est aux prises, depuis son origine, avec son problème de rejets. Il me souvient que, déjà, dans les années 50, plusieurs solutions avaient été recherchées, depuis le traitement au chlore jusqu’au lit bactérien bâti en toute hâte à l’aide de crassiers de hauts fourneaux et qui était colmaté après 48 heures de marche ! En passant, déjà, par les essais d’épandage plus ou moins heureux, dans une région au sol argileux, très vite saturé, ou les essais d’évaporation, ou de lagunage, ou même de floculation, dans le souci de ne pas importuner, en aval, les riverains, blanchisseurs de toile, brasseurs, utilisateurs d’une eau déjà très polluée en amont de l’usine.

Que de prélèvements, que d’analyses tout au long de cette Lys ! Que de soucis, les Sociétés de pêche nous poursuivant du soleil levant au soleil couchant, trahis que nous étions par une mousse tenace qui aurait fait envie aux meilleurs détergents d’aujourd’hui.

Las ! Avant d’épuiser les rejets, il a fallu épuiser toutes les bourses ! Et ce fut dans un dernier sursaut, avec un réel souci de résoudre un jour notre fameux problème, ce fut l’exode, notre Direction prenant la décision de transplanter l’usine dans une région plus favorable à l’épuration naturelle. Études géologiques de la région, en collaboration avec l'Université de Lille, contrats d'épandage avec les cultivateurs, décidèrent de l’endroit. Des dizaines de kilomètres de pipe-line furent tirés pour épandre cette eau qui ne voulait se prêter à aucun traitement physique ou chimique.

Ce fut donc pour la Société Roquette Frères, contrainte et forcée, la création des Grandes Féculeries de Picardie, à Vecquemont, près d’Amiens, sur la Somme, une rivière des plus poissonneuses... Quelle témérité !

Nul ne pensait, à l'époque, que l’épandage — qui avait été la solution la plus rationnelle trouvée au problème des eaux résiduaires, en raison des qualités fertilisantes de celles-ci — en raison aussi de tous les efforts et de toute l’intelligence déployée dans l’étude des terrains, dans la répartition des quantités faite sur chaque parcelle, nul ne pensait que cette solution ne pouvait être définitive.

Mais il fallait compter avec les exigences écologiques sans cesse croissantes, et aussi les augmentations successives de capacité.

Pour réduire la pollution, il fallait donc trouver d'autres moyens compatibles avec la survie de l’industrie.

Le seul était, non pas de détruire les effluents, mais d’en extraire tout ce qu’ils pouvaient donner.

Toutes les recherches ont donc concouru, ces dernières années, à œuvrer dans cette voie.

Revoir d’abord de fond en comble les circuits traditionnels de la féculerie afin de supprimer autant que possible toute adjonction d’eau inutile, susceptible d’augmenter le flux des rejets et de rendre plus difficile les traitements.

Il a fallu, pour progresser, faire preuve de beaucoup de hardiesse et surtout engager d’énormes investissements.

Étudier ensuite de quelle façon la protéine, qui est le constituant essentiellement polluant des eaux rouges, comme on les appelle dans la profession, pouvait être isolée.

Cette protéine existe en effet fatalement — naturellement — au sein de la matière première traitée et c'est donc à l’examen de celle-ci qu’il faut s’arrêter pour comprendre le problème des rejets posé à la féculerie.

Cette matière première est sans aucun doute parfaitement connue et les professionnels se sont jusque-là surtout évertués d’en extraire, dans les meilleures conditions, le principal et le plus noble des constituants, l’amidon qu’en France on appelle la fécule.

Pour cette extraction, toutes les opérations sont physiques, si bien que la féculerie ne pouvait recueillir que ce que, mécaniquement, elle était capable de retenir, rendant à la nature ce que la nature lui donnait de plus ardu — voire impossible — à récupérer.

Dans cette récupération, la profession jugeait alors et juge encore le combat inégal.

Imaginons, en effet, des usines d’une capacité journalière de 3 à 4000 tonnes de pommes de terre, et ce sont plusieurs milliers de mètres cubes d’eau de végétation qu’il faut envisager de traiter pour résoudre le problème de pollution, une opération coûteuse, on le comprend, surtout si elle est totalement improductive.

Seule la récupération d'une partie des protéines pouvait donc permettre de réaliser une première étape dans la diminution des rejets, mais il est indispensable que les recherches faites actuellement dans les nombreux domaines de la technologie, touchant à la fabrication, aux caractéristiques et aux applications des produits puissent laisser envisager une récupération totale.

Mais revenons à la matière première.

La pomme de terre féculière — nettoyée — est faite essentiellement d’eau, pour 77 % environ, donc de 23 % d’extrait sec composé d'une part de matières insolubles, sous forme d’amidon (pour 16-17 %) et de cellulose (pour 1,5 % environ).

D’autre part de matières solubles, pour 4,5 % environ sous forme :

• — de composés azotés pour 2 % environ ;
• — d’éléments minéraux pour 1 % (résidu à la calcination) ;
• — de sucres (saccharose, glucose, fructose) ;
• — d'acides organiques (acide citrique, oxalique...) ;
• — de lipides (surtout acide linoléique),

et autres constituants mineurs comme les composés phénoliques, tyrosine, dihydroxyphénylalanine, acide caféique, acide chlorogénique, qui, sous l’influence des enzymes (tyrosinase, phénol-oxydase ou catalase) rougissent au contact de l’air.

Industriellement, les rendements obtenus sont sans aucun doute quelque peu variables en fonction des années, des latitudes et des variétés, mais restent très voisins de :

• — 20 % pour la fécule — hydratée à 20 % — plus de 90 % de l'amidon est donc recouvré sous forme commerciale ;
• — 2,5 % pour la pulpe, constituée pour 35 % d’amidon — 30 % d’hémicellulose — 15 % de cellulose non digestible — 2,5 % de matières minérales — 5 % de substances azotées — 12 % d’eau.

Schématiquement, on peut donc dire que les tubercules sont un réservoir d'amidon baignant dans l’eau de végétation — puisque quantitativement — le bilan fait apparaître pour 100 kg de pomme de terre :

• — 20 kg de fécule ;
• — 2,5 kg de pulpes ;
• — 77,5 kg d’eaux rouges.

Ce sont évidemment ces 77,5 kg d’eaux rouges, comme on dit dans le métier, qui ont jusqu'ici constitué les rejets, le plus souvent sous forme de dilutions plus ou moins grandes.

Une eau rouge qui, en l'état, accuse une DBO (ou une BSB) voisine de 30 000, une DCO voisine de 50 000, donc un rapport de 1,7 environ.

Après l’échec des essais industriels de floculation — il y a quelques années — dû en partie aux moyens insuffisants et inexistants à l’époque pour la séparation des boues, il restait aux essais de coagulation thermique une dernière chance.

La protéine de pomme de terre — l'albumine, comme l’on dit également dans la profession — constituée d’après la littérature de 60 à 70 % de globuline et 20 à 40 % de glutéline, entièrement soluble, coagule en effet partiellement sous l’action de la chaleur.

C’est cette voie coûteuse mais aussi productive qui a été choisie. Un brevet a d’ailleurs été déposé par la Société Roquette Frères le 4 janvier 1974 sous le numéro de demande 7 400 310, qui décrit en détail le procédé.

Après un nettoyage de tout ce qui a pu être emporté du sol, cailloux, terre, pailles, résidus…, après un lavage abondant, les tubercules sont broyés selon la méthode traditionnelle dans des râpes qui laissent une bouillie aussi fine que possible, sans que la cellulose soit pour autant micronisée.

Et c’est déjà au niveau de cette rapure qu’il faut penser protéines :

• — Qualité d’abord en protégeant l'eau de végétation contre toute oxydation, à l’aide d’agents réducteurs, tels le SO₂ ou le bisulfite.

— Quantité ensuite, en recouvrant dans les conditions les moins coûteuses le maximum d’eau de végétation.

Dans ce but, on procède au premier stade, comme l’indique le schéma ci-après, à une séparation par décantation centrifuge qui permet selon les étages, et selon les moyens mis en œuvre de recouvrer de 70 à 90 % de l’eau de végétation, tandis que la fécule et la pulpe sont soumises par ailleurs aux différentes opérations de raffinage, entraînant donc avec elles de 10 à 30 % de cette eau de végétation.

Cette eau — toujours protégée — et qui se présente sous forme d’une belle liqueur jaunâtre, surtout quand on la compare à l’eau rouge brute, répond sensiblement à la composition suivante :

Extrait sec : 50-60 g/litre.

Composé de :

Protéines (N × 6,25) : 48 à 52 %.

Matières minérales : 15 %, pour un résidu à la calcination voisin de 20.

Acides organiques : 22 %.

Sucres : 13-14 %.

Elle est alors acidifiée jusqu’à pH 5,0 environ — voisin du point isoélectrique des protéines — puis portée quelques secondes à 100-105 °C dans les tuyères représentées sur la photo suivante.

On obtient ainsi une floculation, une coagulation, dont la qualité dépend d’une multitude de facteurs — qui influencent bien sûr, par le fait même, la séparation ultérieure du floculat, dont la densité est très voisine du milieu.

Il faut d’ailleurs pour séparer ce floculat faire appel à une puissance énorme, des vitesses très grandes, des machines colossales qui permettent de recueillir d’une part, une boue qui peut être séchée — ou pneumatiquement, ou sur rouleaux — puis broyée, mélangée et conditionnée, qui représente sensiblement 55 % de la protéine totale, mais un tiers seulement de l’extrait sec soluble ; d’autre part, un liquide, un overflow dont la composition est la suivante :

Extrait sec : 36 g/litre.

Composé de

Protéines (N × 6,25) : 35 % environ.

Matières minérales : 20 % pour un résidu à la calcination de 25.

Acides organiques : 25 %.

Sucres : 18 %.

Ce liquide peut être concentré à 500 g/litre, puis séché à son tour, soit par atomisation, soit sur rouleaux.

Dans son état final, le floculat déshydraté se présente sous la forme d’une poudre crème, très fine (toutes particules inférieures à 60 microns), exhalant l’odeur caractéristique de la purée de pomme de terre, d’un goût neutre, facile à remettre et à maintenir en suspension dans l’eau, titrant comme l’indique l’analyse ci-après :

• 8 % d’eau environ,
• 78 % de protéines – N × 6,25 – (85 % sur sec),
• 2,5 % environ de matières grasses, constituées essentiellement pour :
• ‒ 60 % environ d’acide linoléique,
• ‒ 27 % d’acide palmitique,
• ‒ 7 % d’acide stéarique ;
• 2,5 % environ de matières minérales, composées essentiellement :
• ‒ de phosphore : 1,30 % en P₂O₅,
• ‒ de potassium : 1 % en K₂O,
• ‒ de calcium : 0,35 % en CaO,
• ‒ de magnésium : 0,08 % en MgO,

la composition aminée ci-après :

(Grammes d’acides aminés pour 16 g d’azote total)

Acide aspartique 13,4	Méthionine 1,83
Thréonine 5,14	Isoleucine 5,47
Sérine 4,79	Leucine 9,53
Acide glutamique 12,03	Tyrosine 5,10
Proline 4,82	Phénylalanine 6,06
Glycine 4,60	Lysine 7,37
Alanine 4,54	Histidine 2,13
Valine 6,70	Arginine 4,60
Cystine 1,54

se caractérisant surtout par une teneur en lysine élevée, comparable à celle trouvée dans les protéines animales, le taux de lysine disponible étant supérieur à 95 %.

Quant aux solubles, à l’état concentré, ils se présentent sous la forme d’un sirop très visqueux, coloré, aux propriétés organoleptiques voisines de celles des hydrolysats.

Sous forme sèche, la poudre reste très hygroscopique, un peu moins la paillette quand le produit a été séché sur rouleaux.

Ces propriétés organoleptiques, cette hygroscopicité, s’expliquent par l’analyse ci-dessous :

Analyse moyenne des solubles de pomme de terre

Azote total ........................................	5,5 %
Azote aminé .....................................	1,5 %
Pouvoir réducteur (exprimé en glucose) ...	11 %
Saccharose .....................................	7 %
Résidu à la calcination .....................	26 %
Phosphore .......................................	1 %
Sodium ..........................................	0,6 %
Potassium .....................................	10,5 %
Magnésium ....................................	0,6 %
Calcium .........................................	750 mg/kg
Fer ...............................................	180 mg/kg
Cuivre ..........................................	22 mg/kg
Zinc ..............................................	70 mg/kg

caractérisée par une teneur élevée

• ‒ en matières minérales – essentiellement de la potasse sous forme de phosphates, chlorures et sulfates,
• ‒ en sucres : saccharose, glucose, fructose,
• ‒ et bien sûr en protéines (32 %).

Une protéine tout à fait déséquilibrée, puisque plus de 50 % de l’azote entre dans la constitution de l’acide aspartique et de l’acide glutamique, comme l’indique la répartition ci-après :

Composition aminée des solubles de pomme de terre

(Grammes d’acides aminés pour 16 g d’azote)

Acide aspartique 33,48	Méthionine 0,81
Thréonine 1,70	Isoleucine 1,44
Sérine 1,73	Leucine 0,97
Acide glutamique 22,28	Tyrosine 1,07
Proline 1,44	Phénylalanine 1,44
Glycine 1,27	Lysine 2,30
Alanine 1,51	Histidine 1,22
Valine 2,48	Arginine 5,19
Cystine 0,60

+ acide γ-aminobutyrique.

L’examen de ces tableaux, de tous ces résultats, permet sans aucun doute de tirer déjà une première conclusion sur le rendement de l’épuration.

La protéine a été récupérée sous sa forme coagulée à 50 % au moins, ce qui représente un tiers de la matière organique responsable de la DCO, chiffres que l’on retrouve régulièrement dans les overflow après coagulation.

En d’autres termes, ce traitement assure l’élimination d’au moins 10 kg de DCO à la tonne de pomme de terre.

Il faudrait bien sûr, pour que le bilan soit parfait, que les solubles ayant échappé à la floculation soient soumis à d’autres traitements complémentaires revalorisants.

La concentration de 37,5 à 500 g/litre est coûteuse, et les sirops obtenus n’ont pas trouvé d’autres débouchés qu’en mélange avec la pulpe.

La déshydratation est encore plus coûteuse et surtout elle est difficile.

L’épandage que l’on pratique actuellement risque d’être remis en cause. Il faut donc continuer les recherches, et croyez que, pour ce faire, les techniques mises en œuvre sont des plus modernes, qui font appel ou à l’ultrafiltration, ou à l’osmose inverse, ou aux résines échangeuses d’ions, ou à divers procédés microbiologiques.

Nous le rappelons, ces eaux sont essentiellement formées :

• — d’acides aminés, et surtout d’acide aspartique et d’acide glutamique ;
• — d’acides organiques, et surtout d’acide citrique ;
• — de minéraux, et surtout de potasse ;
• — de sucres.

On peut donc imaginer une revalorisation de certaines de ces fractions.

Les études actuellement en cours n’ont malheureusement pas encore donné de résultats concrets. Il est néanmoins certain que ceux-ci ne pourront être obtenus sans un investissement important.

Des efforts restent encore à faire également dans le domaine de la qualité des produits et dans le domaine de leur application.

Peu de recherches appliquées ont en effet été faites à ce jour puisque la protéine de pomme de terre ne date que de quelques années !

Pourtant dans le secteur de l'alimentation animale, elle commence à être bien connue, appréciée des fabricants et éleveurs.

De nombreux essais ont pour cela été réalisés de façon la plus intensive, en particulier dans le domaine des aliments d’allaitement pour veaux en substitution partielle de la poudre de lait d'une part, en comparaison d’autre part avec d’autres protéines de remplacement, animales ou végétales.

Depuis plus d’un an, les 350 boxes dont dispose la Société Roquette dans ses étables expérimentales sont exclusivement réservés à cette étude.

Les essais complémentaires réalisés par les organismes officiels, tels l'INRA (Institut national de la recherche agronomique, Centre de recherches de Rennes), ou l’ITEB (Institut technique de l’élevage bovin, Station expérimentale de la C.A.N.A. à Ancenis), ou par les fabricants-éleveurs, nous ont aussi permis de déterminer pour notre protéine 74 un coefficient de digestibilité voisin de 90.

Dans l’expérience 3375, représentée partiellement dans le graphique ci-après, les valeurs ont été de 89,2 et 86,3 pour des taux de substitution de la protéine de lait respectifs de 13,5 % et 20 %.

Dans cette même expérience, les performances, rendement carcasse, gain quotidien moyen, indice de consommation et aussi qualité de la viande, ont été comparables pour tous les lots, témoins et expérimentaux.

Plusieurs essais réalisés par l’ITEB sur veaux d’élevage ont montré qu’il était possible d'utiliser la Lysamine (marque déposée par la Société Roquette Frères sous le numéro 186124) dans les régimes à des taux élevés, jusqu’à 8 %, ce chiffre représentant un taux de substitution de 30 % de la protéine du lait, sans pour cela affecter les performances avant sevrage.

Bien sûr d’autres essais sont en cours, mais déjà nous pouvons affirmer que la protéine de pomme de terre peut se substituer à toutes les protéines de remplacement existant actuellement.

Il en est de même dans d’autres domaines, ceux des porcins, des bovins et de la volaille.

Chez les porcins — et plus précisément chez les porcs à l'engrais — les essais ont été faits à des taux de substitution voisins de 50 %.

Chez les bovins, la totalité des tourteaux a pu être substituée.

Dans la volaille, des performances identiques, sinon supérieures, ont été obtenues en remplaçant toute la protéine de poisson.

Malheureusement dans ces domaines, la protéine de pomme de terre ne peut être suffisamment revalorisée, puisqu’elle se heurte à d’autres protéines, particulièrement le soja, trop bon marché.

Il faut donc rechercher d’autres débouchés, et, outre les domaines industriels, où des quantités substantielles ont déjà été utilisées dans, par exemple,

• — l'industrie des colles et adhésifs,

Expérimentations I.T.E.B.

(veaux d'élevage)

Caractéristiques des aliments d'allaitement

aliment témoin | aliments expériment.
poudre de lait	60	39	43,5
lipides	21	21	21
lactosérum	12	16	17,5
lysamine	0	8	6,5
protamyl	0	11	8
amidon prégel	2	2	2
amidon natif	2	2	0
dextrose	2	0	0
Ca PO₄H	0	0	0,5
c.m.v.	1	1

mat. prot. digest.	21,5	21,5
lipides	21,0	21,0
énergie digest.	4849	4834
én.dig.m.p./én.dig.	25,0	25,0

Performances

nombre total de veaux	32	32	32	32	32	32	24	32
nombre de veaux sevrés	32	32	23	31	32	30	24	31
gain moyen quotidien	830	772	698	740	815	786	705	721
moyenne	764	760

— l'industrie des matériaux de construction (fabrication des contre-plaqués, agglomérés, panneaux de particules en association ou non avec des résines du type urée-formol, mélamine-formol, phénol-formol),

— le réagréage des sols, etc.

Nous pensons bien sûr à celui de l'alimentation humaine : ce domaine est, sans aucun doute, un domaine de choix pour la protéine de pomme de terre. Encore faut-il qu'elle le mérite — et elle ne le méritera que dans la mesure où qualitativement elle en sera digne. — Intrinsèquement elle en est capable, si l'on s'en réfère à sa composition — aux essais, ou aux avis autorisés tels celui des chercheurs du Max-Planck-Institut für Ernährungsphysiologie de Dortmund qui ont fourni la preuve indiscutable que la protéine de pomme de terre est d'une valeur biologique aussi grande que la protéine d'œuf. Mais il faut pour cela améliorer la qualité, en rechercher d'autres, par d'autres moyens.

C'est à tous ces perfectionnements que la recherche travaille actuellement, convaincue que les progrès ne pourront être faits dans le domaine de la pollution que s'il y a parallèlement revalorisation.

M. HUCHETTE.

TRAITEMENT D’EAUX RÉSIDUAIRES DE SUCRERIE PAR ÉPURATION BIOLOGIQUE À TRÈS FORTE CHARGE

par J.-P. DUBOIS, Ingénieur chimiste et des industries agricoles RAFFINERIE TIRLEMONTOISE S.A. Département : Recherches et Développement Service Chimique B-3300 TIENEN (BELGIQUE)

COMMUNICATION PRÉSENTÉE AU CONGRÈS INTERNATIONAL DE L’A.P.R.I.A. À GRENOBLE, les 2 et 3 octobre 1975

RÉSUMÉ

La Raffinerie Tirlemontoise s.a. a mis au point et éprouvé au cours de ces trois dernières années un procédé d’épuration biologique à très forte charge : le fermenteur R.T.-Lefrançois.

Cette installation est caractérisée par le fait qu’elle opère à très haute charge volumique avec un temps de réaction relativement court (3 à 4 heures).

C’est pour cette raison que les boues activées doivent trouver un milieu correctement équilibré au point de vue matières organiques en solution, azote et phosphore.

Dans le cadre de la sucrerie, une telle installation peut être utilisée de façon fort économique.

En effet, en campagne sucrière, le fermenteur R.T.-Lefrançois permet le travail en circuit fermé des eaux de transport et de lavage des betteraves en éliminant de façon continue une fraction de la DBO₅ des eaux de ce circuit en vue de maintenir ce paramètre à une valeur compatible avec de bonnes conditions de travail, ne nécessitant pas d’introduction d’eau propre (économies d’eau, d’anti-mousses, de chlore…).

Rappelons que les eaux de transport et de lavage constituent le volume d’eaux résiduaires quantitativement et qualitativement de loin le plus important en sucrerie de betteraves.

En intercampagne, le fermenteur R.T.-Lefrançois permet l’épuration rapide des eaux gardées en bassins (en quelques semaines) évitant ainsi les mauvaises odeurs résultant des putréfactions des mois d’hiver et diminuant notablement les risques de contamination des nappes aquifères sous-jacentes, par infiltration d’eaux très polluées. Un tel traitement favorise également une auto-épuration de finissage et permet de redémarrer la campagne sucrière suivante avec un volume d’eau tout à fait épuré.

1. — INTRODUCTION

Dans le monde entier, on assiste actuellement à une intensification des efforts pour diminuer la pollution industrielle.

L’industrie sucrière n’échappe pas à cette tendance et ce d’autant plus qu’une sucrerie de betteraves peut constituer une source de pollution importante, si l’on ne prend pas de mesures adéquates pour y obvier.

Parmi les différentes solutions qui ont été proposées à cet effet, nous citerons ici en particulier le traitement par épuration biologique à l’aide d’un fermenteur R.T.-Lefrançois qui a été mis au point au cours des dernières années.

Il s’agit d’une installation d’épuration qui traite les eaux résiduaires de sucrerie ou de raffinerie et qui est caractérisée essentiellement par le fait qu’elle opère à très haute charge.

Le temps de réaction qui y est accordé aux bactéries pour réduire la DBO₅ est relativement court (3 à 4 heures). Ceci implique qu’une telle installation doit être alimentée avec une eau bien équilibrée en matières nutritives nécessaires aux bactéries.

2. — L’ÉPURATION BIOLOGIQUE DES EAUX RÉSIDUAIRES DE SUCRERIE PAR LE FERMENTEUR R.T.-LEFRANÇOIS

2.1 Le circuit de transport et de lavage des betteraves

Les eaux boueuses constituent le plus grand volume d’eaux résiduaires polluées d’une sucrerie.

En effet, le transport et le lavage des betteraves demandent 5 à 10 m³ d’eau pour une tonne de betteraves.

Aujourd’hui, suite à l’évolution de la législation, les sucreries travaillent de plus en plus en circuit fermé avec les eaux de transport et de lavage et ce, en vue de réduire considérablement la consommation d’eau.

De ce fait, les eaux boueuses doivent séjourner quelque temps en bassins de décantation où elles sont débarrassées des matières en suspension avant d'être réutilisées. Les pertes résultant de l'occlusion d'eau dans les terres décantées nécessitent un appoint d'eau dans le circuit (terre adhérente : 30 % d'humidité ; terre décantée fond bassin : 50 % d'humidité). Les pertes par évaporation au niveau des bassins sont généralement compensées par les pluies.

La recirculation des eaux boueuses décantées provoque une accumulation progressive de matières polluantes dans le circuit. Ces eaux présentent alors une DBO variant de 5 000 à 10 000 mg O₂/litre. Cette charge polluante est constituée essentiellement par du sucre plus ou moins dégradé provenant de betteraves blessées lors du déchargement, du transport et du lavage.

En outre, ces eaux contiennent en suspension une certaine quantité de terre apportée par les betteraves (par ex. 20 kg de terre humide/t betteraves propres ou 14 kg de terre sèche).

À partir d'une certaine valeur de la charge polluante, il peut apparaître des difficultés dans le transport hydraulique des betteraves, en particulier : apparition de mousses de plus en plus difficiles à combattre (nécessité d'utiliser des anti-mousses), odeurs désagréables (d'où nécessité de chloration), etc.

Pour éviter ces ennuis, deux solutions existent :

• — effectuer de façon continue une purge de déconcentration des eaux polluées du circuit (et stocker ce volume d'eau dans un bassin spécial) et introduire une quantité équivalente d'eau propre ;
• — épurer une fraction de l'eau en recirculation de façon à maintenir dans le circuit une DBO inférieure à la valeur qui engendre les difficultés.

Pour opérer de la sorte, il est nécessaire de disposer d'un processus d'épuration susceptible d'épurer des eaux très chargées en un laps de temps court, ce qui n'est pas réalisable par les procédés d'épuration classiques qui sont pour la plupart des systèmes à faible charge, nécessitant des temps de contact très longs (lits bactériens, fossés d'oxydation, aérateurs de surface…).

Pour obvier aux principaux inconvénients des installations traditionnelles, nous avons étudié au cours des dernières années un procédé d'épuration particulièrement adapté aux exigences de l'industrie sucrière.

2.2 L'installation d'épuration biologique R.T.-Lefrancois

2.2.1 Principe

Le procédé mis au point fait appel à un véritable fermenteur comme « bassin d’aération » : le fermenteur R.T.-Lefrancois. Celui-ci, de par sa conception, permet :

• — de créer une très grande surface de contact entre l'eau à épurer, l'air apportant l'O₂ et la biomasse ;
• — de renouveler rapidement l'air au contact de cette surface en vue de maintenir le maximum d'O₂ dissous dans la phase liquide ;
• — de favoriser le développement et l’activité des bactéries qui dégraderont ainsi le maximum de matières organiques.

Dans le fermenteur R.T.-Lefrancois, l'air insufflé (au moyen d’un surpresseur du type Roots) assure à la fois :

• — la dispersion et la recirculation du liquide dans la cuve ;
• — l'apport d'O₂ nécessaire au métabolisme microbien.

2.2.2 Description schématique de l’installation d’épuration R.T.-Lefrancois

La figure 1 représente l’installation industrielle telle qu'elle est réalisée à la sucrerie de Tirlemont depuis 1972.

Le fermenteur (volume utile = 240 m³) est une tour divisée verticalement en deux compartiments cylindriques de section inégale.

À la base du compartiment de section la plus faible sont introduits en continu :

• — l'eau à épurer, tamisée et réchauffée en vue de maintenir la température dans le fermenteur à ≈ 20 °C (eau retour des bassins de décantation stabilisée — débit d'alimentation = 60 à 70 m³/heure) ;
• — les éléments nutritifs complémentaires (cf. plus loin) ;
• — les boues activées après décantation.

L’air soufflé à la périphérie de la cuve (10 000 m³/h) entraîne la masse liquide en un mouvement ascendant dans l’espace annulaire compris entre les parois du fermenteur et les parois du cylindre directeur. La masse liquide redescend ensuite à vitesse réduite dans la colonne centrale.

En principe, à la fin du parcours ascensionnel, les bactéries auront absorbé pratiquement la quasi-totalité des matières organiques du milieu.

Pendant la phase ascendante, elles termineront leurs différents métabolismes et s'y trouveront donc en carence plus ou moins profonde.

Après quelques heures de ce brassage intensif (en moyenne de 3 à 4 heures), le milieu est suffisamment épuisé pour être soutiré en continu vers le décanteur (volume ≈ 500 m³).

À ce niveau, après séparation de l'eau épurée, la majorité des boues activées sont recyclées afin de maintenir une concentration élevée en biomasse dans le fermenteur (de l'ordre de 10 à 15 g MSS/litre) ; les boues activées excédentaires sont envoyées vers les bassins de décantation où elles sont enterrées avec un large excès de terre de betteraves (dans la proportion de 1 pour 1 000).

3. LES ÉLÉMENTS DE BASE ET LES PARAMÈTRES CARACTÉRISTIQUES

3.1 L’eau à épurer

Il s'agit des eaux de transport et de lavage de betteraves, retour des bassins de décantation, qui sont continuellement recyclées pendant la durée de la campagne sucrière.

Dans le cas de Tirlemont, l'épuration en continu d’un huitième des eaux en recirculation permet de maintenir la DBO₅ des eaux du circuit aux environs de 4 000 mg O₂/litre.

Avant d’être épurées, ces eaux subissent une légère fermentation anaérobie par un séjour de quelques jours dans un petit bassin profond dit « bassin de stabilisation ». Le but de cette stabilisation est double :

1. 1° transformer, suite aux actions bactériennes anaérobiques, les sucres résiduels en acides organiques et ce, en vue d'éviter la prolifération de bactéries filamenteuses dans le fermenteur, souvent incompatibles avec une bonne décantation (phénomène de « bulking ») ;
2. 2° obtenir une eau à épurer présentant des caractéristiques stables et homogènes (pH, charge organique…). En effet, toute fluctuation brusque d'une des caractéristiques de l'eau à épurer se manifeste par une baisse rapide du rendement d'épuration.

3.2 La température.

Des variations de température affectent tous les processus biologiques.

Un accroissement de température accélère la vitesse des réactions, mais agit en sens inverse sur la dissolution de l'oxygène dans l'eau.

Des essais préalables d'épuration à différentes températures ont montré que l'optimum de rendement était obtenu pour une température au sein du fermenteur de 20 °C. Cette température est maintenue constante à 20 °C en agissant sur le réchauffage de l'eau à épurer.

3.3 Le pH.

Pour un pH de l'eau à épurer variant entre 6 et 7, le pH dans le fermenteur reste très stable entre les valeurs 7,8 et 8,2, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter aucun correctif.

3.4 Complémentation en azote et en phosphore.

3.4.1 Besoins en éléments nutritifs.

Le rendement optimal sera assuré si l'on fournit aux micro-organismes une alimentation équilibrée.

En règle générale, on attribue pour la composition globale des cellules bactériennes la formule brute suivante : C₁₀₆ H₁₆₃ O₁₃₉ N₁₅ P

Nous constatons donc que l'N et le P sont des éléments essentiels.

Il est de ce fait primordial d'apporter à la biomasse une alimentation équilibrée en N et en P, de façon à obtenir une activité bactérienne intense et, par conséquent, un rendement d'épuration élevé.

Au départ de l'installation (1972), pour déterminer les apports d'éléments nutritifs, nous nous sommes basés sur la formule classique : DBO₅ / N / P = 100 / 5 / 1

Les bactéries doivent donc théoriquement disposer, par kg de DBO₅ entrant dans le fermenteur, de : 50 g d'azote et de 10 g de phosphore.

Pratiquement, au cours de la dernière campagne, en faisant varier le rapport ci-dessus et en observant l'incidence de ces modifications sur l'efficacité de l'épuration, nous sommes parvenus à déterminer un rapport optimum permettant de réduire de façon notable les introductions d'éléments nutritifs, tout en conservant un rendement d'épuration élevé.

Ce rapport vaut : DBO₅ / N / P = 100 / 3 / 0,5

3.4.2 Apport de P.

À cet effet, on envoie en continu dans le fermenteur du phosphore sous forme d'une solution de polyphosphates ammoniques (à 50 % P₂O₅ et 15 % N en volume).

3.4.3 Apport d'N.

Il peut être réalisé de deux façons : 1° en utilisant des eaux condensées ammoniacales,

Il est bien connu que la teneur en azote du jus de betteraves varie entre de larges limites d'une campagne à l'autre, suivant la qualité de la matière première alimentant l'usine. L'azote ammoniacal prend essentiellement naissance au cours du chaulage massif du jus, suite à l'hydrolyse de produits amidés (glutamine et asparagine). Cet N ammoniacal ainsi formé et mis en solution dans le jus est libéré à plusieurs stades de la fabrication et essentiellement : — aux carbonatations, par entraînement avec les gaz s'échappant des caisses ; — à l'évaporation : via les gaz incondensables, via les eaux condensées.

Une estimation grossière nous a montré que les eaux condensées contiennent environ 35 % de l'azote ammoniacal mis en liberté au chaulage.

TABLEAU 1 : RÉSULTATS MOYENS DE L'INSTALLATION D'ÉPURATION BIOLOGIQUE R.T.-LEFRANÇOIS

DÉBIT
Eau à épurer (m³/h)	60 à 70
Recyclage boues activées (m³/h)	75 à 90
TEMPS DE SÉJOUR EN FERMENTEUR
Temps	3 à 4 h
CHARGE POLLUANTE ENTRANTE
kg DCO/jour	9 000 à 11 000
kg DBO₅/jour	7 000 à 9 000
CHARGE POLLUANTE ÉLIMINÉE
kg DCO/jour – tel quel (a)	7 100 à 9 000
kg DCO/jour – centrifugé (b)	8 000 à 11 000
kg DBO₅/jour – tel quel (a)	5 900 à 8 100
kg DBO₅/jour – centrifugé (b)	8 300 à 8 700
TAUX D'ÉPURATION MOYEN (%)
sur DCO – tel quel (a)	88,0
sur DCO – centrifugé (b)	91,0
sur DBO₅ – tel quel (a)	90,0
sur DBO₅ – centrifugé (b)	96,0
CONSOMMATION D'ÉNERGIE
kWh/kg DCO éliminé (centrifugé)	0,55
kWh/kg DBO₅ éliminé (centrifugé)	0,60
kWh/kg DBO₅ éliminé (tel quel)	0,65
CONSOMMATION SELS NUTRITIFS
g N/kg DBO₅ entrant	40
CHARGE MASSIQUE
kg DBO₅/kg M.S.S.·jour	1,5 à 2,5
CHARGE VOLUMIQUE
kg DBO₅/m³·jour	15 à 35
INDICE DE VOLUME DES BOUES (S.V.I.)
Volume occupé par 1 l de boues après sédimentation pendant 30 min	70 à 85
BIOMASSE DANS FERMENTEUR
M.S.S./litre	10 à 15
BOUES EXCÉDENTAIRES
kg M.S.S./kg DCO épuré	60 à 70
kg M.S.S./kg DBO₅ épuré	80 à 85

(a) Valeur calculée sur effluent décanté. (b) Valeur calculée sur effluent décanté et centrifugé au laboratoire.

Ceci représente cependant encore une quantité relativement appréciable, qui est de l'ordre de 60 g N ammoniacal à la tonne de betteraves.

La concentration en boues activées varie de 10 à 15 g par litre, exprimée en M.S.S.; une partie de ces boues est minérale (environ 35 %).

Cette concentration élevée en biomasse est une caractéristique du procédé R.T.-Lefrançois.

3.5.3 Composition de la biomasse.

Le milieu n'est pas ensemencé avec des souches sélectionnées et les colonies microbiennes qui s'y développent sont constituées de façon hétérogène d'un grand nombre d'espèces de germes aérobies (microcoques, diplocoques, bacilles, sarcines, spirillées). On y trouve rarement des protozoaires.

4. Performances réalisées par le fermenteur R.T.-Lefrançois au cours de la campagne 1974

Les principaux résultats de cette installation sont consignés dans le tableau 1 et la figure 2.

En résumé, nous pouvons dire que ces trois dernières campagnes ont permis de mettre en évidence et de confirmer les caractéristiques essentielles du procédé d'épuration R.T.-Lefrançois.

Ces caractéristiques sont les suivantes :

1° Le fermenteur R.T.-Lefrançois permet de traiter sans dissolution des eaux fortement polluées présentant une DBO₅ variant entre

1° 2 000 et 10 000 mg O₂/litre (procédés d’épuration traditionnels : 500 à 800 mg O₂/litre).

2° L’aérateur travaille avec une concentration en boues activées très élevée variant entre 11 et 16 g M.S.S./litre (M.S.S. = Matières Sèches en Suspension) (procédés classiques : 2 à 5 g M.S.S./litre).

3° Le temps d’aération de 3 à 4 heures est très court par rapport aux procédés traditionnels d’épuration biologique (contact maximum entre l’air, le liquide et les microorganismes).

4° Le taux d’épuration du fermenteur R.T.-Lefrangois, exprimé en pourcentage de DBO₅ enlevée de l’eau, est supérieur à 90 %.

5° La consommation d’énergie, de 0,55 à 0,75 kWh par kg DBO₅ enlevé, est basse, comparée à la plupart des systèmes conventionnels.

6° Les apports d’éléments nutritifs azotés et phosphorés sont très faibles (source azotée gratuite = eaux condensées ammoniacales).

7° L’installation d’aération est de faible encombrement (la station de Tirlemont occupe une superficie d’environ 500 m²) et peut être entièrement automatisée (frais de main-d’œuvre minimes).

8° L’effluent épuré et décanté remplace sans aucun problème l’eau fraîche utilisée précédemment au laboratoire de tare (cas de Tirlemont).

5 CONCLUSIONS

Les campagnes sucrières passées ont montré que les eaux de transport et de lavage de betteraves peuvent être épurées en continu dans une station d’épuration à forte charge volumique telle que le fermenteur R.T.-Lefrangois, à condition d’apporter aux boues activées une eau à épurer stabilisée présentant un certain équilibre entre les matières organiques en solution, l’azote et le phosphore.

En campagne, l’épuration d’une fraction des eaux boueuses en recirculation permet de maintenir la DBO₅ de ces eaux à une valeur compatible avec de bonnes conditions de travail sans nécessiter d’apport d’eau propre (économie d’eau).

Hors campagne, le fermenteur R.T.-Lefrangois peut être utilisé pour épurer en quelques semaines les eaux gardées en bassins de décantation.

Cette façon d’agir présente trois avantages principaux :

1° L’abaissement rapide de la charge polluante des eaux empêche le développement des fermentations putrides des mois d’hiver, souvent génératrices d’odeurs nauséabondes (autre forme de pollution).

2° Concomitamment, on élimine le risque de contamination des nappes phréatiques sous-jacentes par des eaux très polluées.

3° On favorise l’autoépuration de finissage (charge polluante résiduelle faible).

Ainsi à Tirlemont, par exemple, à la fin de la campagne, on dispose en bassins d’un volume d’eau de plus de 20 000 m³ ayant une DBO₅ de l’ordre de 5 000 mg O₂/litre. Le fermenteur R.T.-Lefrangois assure l’épuration rapide de cette eau (2 à 3 semaines à raison de 60 m³/h), dont la DBO₅ est ramenée à environ 450 mg O₂/litre. À ce moment, on étale cette eau sur toute la superficie des bassins de façon à obtenir une nappe de faible profondeur favorable à une bonne épuration naturelle. En juillet, l’eau est tout à fait épurée et présente alors une DBO₅ de l’ordre de 10 à 25 mg O₂/litre. Cette eau est alors réutilisée pour démarrer la campagne suivante.

L’installation d’épuration biologique R.T.-Lefrangois constitue donc un outil précieux permettant l’épuration rapide et à faible coût d’une eau à très forte charge polluante biodégradable.

Son domaine d’utilisation peut, de ce fait, s’étendre à d’autres industries que la sucrerie, pour autant qu’elle puisse être alimentée avec une eau présentant une charge polluante biodégradable élevée (> 2 000 mg DBO₅/litre).

J.-P. DUBOIS.

23-26 mars 1976

Symposium de Parisde l’Union Internationale de l’Industrie du Gaz

chauffage et production d’eau chaudepar le gaz

MESSAGE DU PRESIDENT DE L’U.I.I.G.

Grâce à sa longue tradition et à la coopération entre ses membres, l’Union internationale de l’industrie du gaz est appelée à jouer un rôle important au service de l’industrie du gaz, dans le monde entier, à une époque d’expansion rapide, de progrès technique et d’accroissement de la demande de gaz. Provoquant un échange direct des connaissances techniques au sein de ses huit commissions spécialisées, l’Union organise de plus, tous les trois ans, un congrès international où les progrès et les tendances de l’industrie mondiale du gaz sont passés en revue. Les progrès sont toutefois si rapides qu’il devient nécessaire, de temps en temps, d’organiser des réunions internationales sur des sujets particuliers d’actualité pour permettre une discussion approfondie et une diffusion rapide des connaissances.

Un des domaines d’utilisation du gaz le plus important et en développement rapide est représenté par le chauffage des locaux et la production d’eau chaude où les qualités spécifiques du gaz sont pleinement mises à profit. Ces techniques d’utilisation du gaz ont fait des progrès très rapides, ces dernières années, et exigent une collaboration étroite entre les ingénieurs gaziers, les architectes, les bâtisseurs, les installateurs et les utilisateurs. Une rencontre de tous les spécialistes est donc souhaitable et utile.

C’est ainsi que j’ai le plaisir de vous inviter à participer à un symposium intitulé « Chauffage et production d’eau chaude » qui se tiendra à Paris, du 23 au 26 mars 1976.

Il est organisé conjointement par la Commission des utilisations domestiques et collectives de l’U.I.I.G. sous la présidence de M. DELBOURG et par l’Association technique de l’industrie du gaz en France, sous la présidence de M. VERRET. Au fil des années mes collègues français ont largement contribué aux travaux de l’Union; ils ont de plus une connaissance et une expérience très importantes des sujets qui seront traités au symposium. Je leur suis particulièrement reconnaissant d’avoir eu l’initiative de cette manifestation et de l’avoir organisée; d’avance, je suis convaincu de son intérêt et de son succès.

J’espère avoir l’occasion de rencontrer, à Paris, en mars prochain, de nombreux amis de l’industrie gazière mondiale et je suis certain que vous apporterez tout votre soutien à ce symposium.

Leslie J. CLARK,Président.

23-26 mars 1976

SYMPOSIUM DE PARIS DE L’UNION INTERNATIONALEDE L’INDUSTRIE DU GAZ :

CHAUFFAGE ET PRODUCTION D’EAU CHAUDE PAR LE GAZ

L’Union Internationale de l’Industrie du Gaz organise à Paris, du 23 au 26 mars 1976, avec le concours de l’Association Technique de l’Industrie du Gaz en France, un symposium sur le chauffage et la production d’eau chaude par le gaz. Le programme technique de cette manifestation a été mis au point par la Commission des Utilisations domestiques et collectives de l’Union Internationale de l’Industrie du Gaz.

Dix-sept communications provenant d’auteurs de huit pays seront présentées. Elles ont été regroupées en quatre thèmes qui feront chacun l’objet d’une session d’une demi-journée.

Le symposium aura lieu au Centre international de Paris (C.I.P.), 1, place de la Porte-Maillot – 75017 Paris.

Les langues de travail seront l’anglais et le français; les communications seront rédigées et présentées dans l’une des deux langues, avec traduction simultanée.

Secrétariat : Association Technique de l’Industrie du Gaz en France, 62, rue de Courcelles, 75008 Paris. Tél. 924.66.51.

PROGRAMME DU SYMPOSIUM

MARDI 23 MARS 1976  
14 h – 18 h 30  Enregistrement des participants.

MERCREDI 24 MARS 1976  
9 h — Séance d’ouverture.  
Bienvenue aux participants par M. VERRET, président de l’Association technique de l’industrie du gaz en France.  
Ouverture du symposium par M. CLARK, président de l’Union internationale de l’industrie du gaz.  
Présentation du symposium par M. DELBOURG, président de la commission des utilisations domestiques et collectives de l’U.I.I.G., assisté de M. SCHARPF, vice-président.

9 h 30 — Première séance technique :  
Conception des bâtiments.  
Président de séance : M. PURKIS, président de la sous-commission « Réglementation – normalisation ».

Communications techniques :  
1 — L’isolation thermique des maisons individuelles neuves chauffées au gaz, par M. REY (France).  
2 — Les solutions individuelles gaz dans les immeubles équipés d’une ventilation permanente des logements, par MM. LEROY et GEFFRAYE (France).  
3 — Chauffage à air chaud à faible consommation d’énergie, par M. VAN BREMEN (Pays-Bas).  
4 — L’alvéole technique gaz, par MM. DRU et SONGEON (France).

12 h 30 — Déjeuner en commun.

14 h 30 — Deuxième séance technique :

Systèmes de chauffage.

Président de séance : M. SPEE, président du groupe de travail « Chauffage et climatisation ».

Communications techniques :

5 — Évolution du chauffage collectif au gaz et recherche du meilleur rendement d’exploitation en chaufferie, par MM. FAUDIER et NAUDEIX (France).

6 — Amélioration de la distribution de chaleur en chauffage collectif, par M. GEORGE (France).

7 — Le chauffage au gaz des bâtiments commerciaux au Royaume-Uni, par MM. MILAN et FINCH (Royaume-Uni).

8 — Problèmes concernant l’installation du chauffage central par eau chaude, par MM. DANCE et HILL (Royaume-Uni).

9 — L’expérience en matière d’utilisation du gaz pour la fourniture centralisée de chaleur aux quartiers résidentiels et pour le chauffage des locaux, par M. VERSHINSKII (URSS).

10 — Le chauffage individuel économise l’énergie, par M. BLIECK (Belgique).

JEUDI 25 MARS 1976

9 h — Troisième séance technique :

Technologie des appareils.

Président de séance : M. ROSSI, président du groupe de travail « Utilisations nouvelles ».

Communications techniques :

11 — Utilisation rationnelle du gaz, par MM. WINDFEDER et KONIG (République fédérale d’Allemagne).

12 — Appareils de chauffage central et de production d’eau chaude individuelle : quelques idées pour améliorer le rendement pratique, par MM. RENAUD et VIGNES (France).

13 — Le chauffage en demi-saison et l’hygiène des locaux d’habitation, par M. ANDRE (France).

14 — Étude sur les échangeurs de chaleur à ailettes pour chauffe-eau à circulation et chauffe-eau instantanés, par M. SCHOLAND (République fédérale d’Allemagne).

12 h 30 — Déjeuner en commun.

14 h 30 — Quatrième séance technique :

Technologie générale.

Président de séance : M. HODGDON, vice-président et director, American Gas Association laboratories.

Communications techniques :

15 — Pompes à chaleur de petite puissance, type compression, par MM. WURM et RUSH (États-Unis).

16 — Pompes à chaleur, type absorption (ammoniac, eau), par MM. RUSH et WEIL (États-Unis).

17 — Chauffage urbain et production combinée d’électricité et de chaleur en Suède, par M. LINDGREN (Suède).

17 h — Réception offerte par l’ATG aux participants et aux dames.

20 h — Fin de la réception.

VENDREDI 26 MARS 1976

Journée touristique.