DIGESTION

définition

Cette technique est utilisée pour le traitement des boues. Elle transforme la matière organique des boues résiduaires par action bactérienne. Elle peut être utilisée pour le traitement des déchets agricoles (fumier de bétail, résidus de récoltes...).

préparation des échantillons

La digestion a lieu dans des digesteurs qui sont des enceintes fermées. L'isolation est obtenue généralement avec une double paroi, l'espace intermédiaire étant vide ou rempli d'isolant (laine de verre, matériau expansé). Des parois composites sont aussi réalisées sur de grands ouvrages. Le démarrage d'un digesteur est facilité par l'ensemencement avec des boues digérées prélevées dans une autre installation. Ceci implique un brassage intense, mécanique ou par insufflation de gaz de digestion. Ce brassage multiplie les chances de rencontre entre micro-organismes et matières à dégrader. Il permet aussi d'homogénéiser la température. Quant à l'alimentation en boues fraîches, elle doit être aussi régulière que possible et les eaux surnageantes sont soutirées périodiquement et ramenées en tête de la station.

La température doit varier assez peu, les valeurs optimales étant voisines de 37°C (digestion mésophile) ou de 55°C (digestion thermophile). Dans ce dernier cas, la dégradation des matières est parfois plus rapide mais irrégulière : le bilan énergétique est moins favorable et le procédé plus sensible aux variations de charge. Les meilleurs résultats sont atteints lorsque la température est régulée.

La durée de séjour des boues ne doit pas être inférieure à 10 ou 12 jours avec les installations équipées parfaitement, et à 25 ou 30 jours dans le cas contraire pour respecter un taux de dilution inférieur au taux de croissance des micro-organismes. Mais de façon générale, ce temps varie selon la température et aussi selon le pourcentage de matières volatiles contenue dans les boues.

Un digesteur doit normalement être équipé de dispositifs de contrôle du débit de gaz, de la teneur des gaz en gaz carbonique (25 à 35% de CO2).

L'apport de chaux peut compenser une tendance à acidification, mais il faut surtout déceler les amorces de fermentation acide.

principe physico-chimique

Les boues fraîches sont laissées fermenter dans le digesteur. Malaxées avec le gaz de digestion et chauffées, les boues séjournent pendant une cinquantaine de jours et abandonnent une partie de leur humidité. Sous l'effet des ferments anaérobies qui se développent au sein de la masse boueuse, certaines matières organiques sont dissociées en matière minérales et en gaz.

Cette digestion conduit donc à un mélange de gaz (biogaz CH4 + CO2 : on peut obtenir jusqu'à 70% de méthane), mélange combustible qui peut être récupéré dans une cloche gazométrique surmontant le digesteur et reliée à un gazomètre de stockage ou dans des sphères sous pression de quelques bars. Une partie du gaz (après élimination de CO2 par lavage) est utilisée pour le chauffage et le malaxage du digesteur. Le complément est surpressé à l'usine d'épuration et peut être livré à une usine à gaz voisine (la station d'épuration de Dijon fournit plus de 1500 m3 /j de gaz à l'usine EDF). D'autres éléments peuvent être présents en faible proportion : CO, N2, O2, hydrocarbures et H2S.

performance

Avec cette technique, on peut obtenir une production de 200 à 400 m3 de gaz par m3 de digesteur et par an. L'excédent de gaz peut conduire à une production d'énergie électromécanique.

Ce processus convient très bien pour les boues venant des eaux usées urbaines, mais ces résultats sont parfois irréguliers : il se produit parfois des perturbations par suite de la sensibilité des bactéries aux variations de pH ou aux substances toxiques pouvant être contenues dans les boues.

usage

Le plus ancien type de digesteur de boues est la fosse à deux étages, ou fosse IMHOFF, combinant un décanteur primaire dans sa partie supérieure et un digesteur non chauffé dans sa partie inférieure. Il était principalement adapté aux petites installations et n'est pratiquement plus utilisé aujourd'hui.