, LOCIE ESIGEC, Université de Savoie
Mots clés : digestion anaérobie, méthane, fromageries, dépollution.
La digestion anaérobie permet de traiter les effluents agro-alimentaires avec une très bonne efficacité. Les charges organiques sont très élevées (jusqu'à 40 kg de DCO/m³ de digesteur et par jour), les quantités de boues produites sont faibles (5 % de la DCO consommée) tout en produisant de l'énergie, via le biogaz, valorisable sur place. Ce sont des procédés bien adaptés à la problématique de traitement de la pollution en montagne, notamment pour les fromageries.
La coopérative laitière d’Entremont-le-Vieux (Savoie) traite environ 8 000 litres de lait par jour et produit du fromage. Ce sont tous les effluents, lactosérum compris, représentant environ 34 m³/j et 650 kg DCO/j, qui sont traités dans le digesteur anaérobie à boues granuleuses (U.A.S.B.) de 40 m³.
La coopérative laitière d’Entremont-le-Vieux (Savoie) est située dans le massif de Chartreuse. Cette zone de montagne est riche d'une faune et d’une flore qui est protégée par un Parc Naturel Régional.
Contexte général, technologie retenue
La coopérative traite environ 8 000 litres de lait par jour et produit du fromage. Ce sont tous les effluents, lactosérum compris, qui sont traités dans le digesteur. La répartition des volumes est de 20 % lactosérum et de 80 % eaux blanches. C'est l'inverse pour les flux de DCO ! La composition moyenne de l'effluent est reportée sur le tableau 1.
Sur la base de 60 g DBO₅/j par E.H., c'est une station qui fait 6 700 EH. Elle est donc soumise à déclaration dans la réglementation.
Tableau 1 : Composition moyenne des effluents de la laiterie d’Entremont-le-Vieux
| Paramètre |
Valeur |
| Débit |
34 m³/j |
| DCO |
18,900 mg/l – 642 kg/j |
| DBO |
11,800 mg/l – 402 kg/j |
| MEST |
500 mg/l – 17 kg/j |
| NTK |
250 mg/l – 9 kg/j |
| Pt |
13 mg/l – 0,4 kg/j |
[Figure : Schéma général de fonctionnement de l’installation de méthanisation d’Entremont le Vieux.]
des ICPE (installations classées pour la protection de l'environnement).
C’est la technique U.A.S.B. qui a été choisie pour traiter les effluents. Le schéma de fonctionnement de l’installation est représenté sur la figure 1.
L’effluent subit un pré-traitement qui consiste en un dégrillage fin, un dégraissage (1,3 m³), une hydrolyse des graisses (2 m³) et un stockage qui sert aussi de bassin d’acidification (50 m³).
Le méthaniseur a un volume utile de 40 m³ et fonctionne à une charge volumique de 8 à 10 kg DCO/m³/j pour une température de 20 °C et un rendement minimal de 80 % sur la DCO. En sortie de méthaniseur, un étage de finition de type boues activées en moyenne charge (5 m³) est suivi d’un décanteur de diamètre 1,6 m et de 2 m de hauteur utile. Cette installation permet d’atteindre un rendement global minimal de 95 % sur la DCO. L’effluent va dans une lagune pour une finition avant rejet dans le milieu naturel.
La quantité nominale de biogaz est de 300 m³/j, ce qui donne 1 500 000 kcal/j de disponible.
La température n’étant pas régulée, tout le biogaz est récupéré dans une chaudière spécifique de 40 kW destinée à la production d’eau chaude pour la coopérative.
Cette phase de « montée en marche industrielle » s’est effectuée du 13 décembre 2005 au 7 mars 2006.
Durant cette phase, et hormis le suivi journalier par l’intermédiaire du système de supervision à distance, une visite technique a été effectuée toutes les deux semaines afin de contrôler de visu l’état des installations et d’effectuer les prélèvements nécessaires pour des analyses physico-chimiques des effluents.
Des analyses de DCO ont été effectuées à chaque visite, en trois points :
- sortie du bassin tampon ;
- sortie du méthaniseur ;
- sortie du bassin d’aération.
En même temps, les températures externes et internes du réacteur de méthanisation ont été mesurées afin de vérifier l’influence de celles-ci sur le rendement épuratoire.
Courbes de résultats
[Figure : Évolution des températures et de la DCO du méthaniseur d’Entremont le Vieux (hiver 2005-2006).]
Commentaires
Avec un ensemencement et une procédure de démarrage appropriés, le méthaniseur a
[Photo : Vue de la station d’épuration de la coopérative laitière d’Entremont le Vieux (73).]
atteint 70 % de rendement sur la DCO en deux semaines, et 80 % au bout de 4 semaines, ceci malgré les températures extérieures hivernales (6 à 0 °C).
Ce rendement a été atteint avec une température interne d’environ 20 °C, maintenue seulement grâce à l'activité anaérobie exothermique et au calorifugeage du réacteur et des tuyauteries.
La charge volumique nominale (642/50 = 12 kg DCO/m³ j) a été atteinte au bout de six semaines tout en améliorant le rendement épuratoire à plus de 90 %.
Le bon rendement du méthaniseur s'est maintenu pendant tout l’hiver, avec des températures extérieures descendant jusqu’à – 6 °C mesurées lors des visites durant la journée.
Le biogaz n’étant pas utilisé pour le chauffage du réacteur, celui-ci est entièrement récupéré pour la production d’eau chaude destinée à la coopérative laitière.
Au vu des résultats obtenus, la technologie de méthanisation par réacteur à boues granuleuses (U.A.S.B.) paraît très bien adaptée pour le traitement des effluents laitiers chargés en lactosérum.
Pour obtenir des performances satisfaisantes à une température d’environ 20 à 25 °C :
- • Le réacteur doit être dimensionné avec une charge volumique relativement faible (8 à 12 kg DCO/m³ j).
- • Il doit également être calorifugé (y compris les tuyauteries de recirculation).
- • L'effluent doit préalablement avoir été correctement dégrillé et dégraissé et doit alimenter le réacteur de façon homogène (bassin tampon indispensable).
Dans ces conditions, la valorisation énergétique du biogaz est économiquement rentable pour la coopérative laitière à partir d'un traitement de 600 kg DCO par jour.
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