Etude de la méthanisation des effluents de l'industrie agroalimentaire par des réacteurs à biodisques

Study of the wastewater treatment in food processing industry by anaerobic rotating biological actors

• Auteur / Autrice : Thierry Arnaud
• Direction : René Moletta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Chambéry
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire procédés énergie bâtiment (Le-Bourget-du-Lac, Savoie, France ; 2002-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets industriels

Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique

Déchets organiques -- Recyclage

Méthanisation

Biofilms

Mots clés libres

Biodisques anaérobies

Effluents vinicoles

Effluents laitiers

Résumé

Le marché du traitement des effluents de l'industrie agroalimentaire s'est orienté vers la mise en œuvre de petites unités de dépollution qui nécessitent une approche technologique spécifique et différente des grandes unités industrielles. Les réacteurs biologiques à biodisques ont prouvé leur viabilité technique et économique pour des installations de petites capacités mais uniquement dans les filières aérobies. Suite à ces constats, il s'agissait de réaliser l'étude de la méthanisation d'effluents de l'industrie agroalimentaire par des réacteurs à biodisques au stade pilote. Les eaux résiduaires issues de deux types d'industries agroalimentaires ont été sélectionnées pour les essais : les coopératives laitières et vinicoles. Ces eaux résiduaires industrielles sont connues pour leur bonne biodégradabilité par voie anaérobie. L'étude a été conduite sur trois pilotes successifs : un pilote semi-industriel de 500 L, un pilote de 25 L et un pilote de 50 L. Dans la configuration optimisée du pilote de 50 L (immersion complète et 30 rpm), Ie biofilm anaérobie s'est rapidement développé pour se stabiliser au bout de huit semaines, à une épaisseur de 1,5 mm sur toute la surface des disques. La proportion de biomasse représentée par Ie biofilm n'a jamais depasse 15% du poids total de biomasse dans le pilote. Un rendement de 80 % sur la DCO a été atteint à 20°C, une charge volumique de 2 kg DCO. Mˉ³. Dˉ¹, une charge massique de 0,3 kg DCO. KgMVSˉ¹. Dˉ¹, une charge surfacique de 0,11 kg DCO. Mˉ². Dˉ¹. La production de biogaz était de 0,45 L biogaz par g DCO éliminé.

The wastewater treatment market of the food processing industry moved toward the use of small wastewater treatment units which require a specific and different technological approach in comparison with the big industrial units; notably in the mountains areas and the farming zones, for the small cooperative and private structures. Anaerobic rotating biological contactors (AnRBC) proved their technical and economic viability for facilities of small capacities but only for aerobic treatments. Regarding this situation, the main target of this study was to achieve the survey of wastewater anaerobic treatment in the food processing industry by AnRBC, in different configurations, and at the pilot scale. Two types of wastewater coming from food processing industries have been selected for the tests : dairy and winery cooperatives. These industrial wastewaters are known for their good biodegradability by anaerobic way and each sector is currently asking some economic technological solutions for its wastewater treatment. The survey has been driven on three successive pilots: a pilot of 500 L, a pilot of 25 L and a pilot of 50 L. In the optimized configuration of the 50 L pilot (complete immersion and 30 rpm), the anaerobic biofilm developed itself quickly to stabilize at the end of eight weeks, to a thickness of 1,5 mm on the whole surface of the disks. Due to the weak density of the biodisques in relation to the pilot volume, the proportion of biomass represented by the biofilm never passed 15% of the total weight of biomass. A COD removal close to 80% has been reached with a temperature of 20°C, a volumic load of 2 kgCOD. Mˉ³. Dˉ¹, a massic load of 0,3 kgCOD. KgMVSˉ¹. Dˉ¹, a surfacic load of 0,11 kg COD. Mˉ². Dˉ¹s kg. The production of biogas was very linear with a ratio of 0,45 L biogas by g COD eliminated.