L'étude présentée ici prend en considération l'analyse de 3 technologies de méthanisation des boues différentes. Les résultats ne sont donc valables que dans ces conditions. Pour extrapoler les conclusions à l'ensemble des stations de traitement des eaux usées, il faudrait élargir l'enquête auprès d'autres installations. Cependant, à l'heure actuelle, en France, les procédés de méthanisation après prétraitement et de méthanisation diphasique sont peu nombreux. De ce fait il est quasi impossible de trouver des stations de traitement des eaux usées présentant des caractéristiques (filière eau, filière boues, capacité…) comparables.
De plus, dans la présente étude, les données sont issues d’échantillons collectés à des dates différentes, avec des outils et par des expérimentateurs différents et le nombre d'échantillons est différent entre les installations. La variabilité des outils et expérimentateurs peut être considérée comme étant négligeable face à la variabilité liée aux systèmes de traitement des STEU étudiées et à la composition des boues.
Quelles que soient les installations de traitement des eaux usées, elles suivent des protocoles d'analyses physico-chimiques similaires, ce qui limite les risques d'erreur et la variabilité entre résultats obtenus dans les différentes installations.
Il pourrait donc être envisagé de réaliser des campagnes de prélèvements auprès des stations de traitement de seaux usées enquêtée afin d'homogénéiser les dates de prélèvements, le nombre d'échantillons et les protocoles expérimentaux.
La présente étude confirme le fait que les installations avec prétraitement des boues avant méthanisation améliorent les taux de dégradation en matières sèches et en matières volatiles des boues. Cependant, l'analyse des quantités de biogaz produit indique que ce procédé n'est pas plus avantageux que les deux autres procédés considérés. Ces résultats ne sont pas cohérents avec les résultats obtenus en laboratoire et présentés lors de l'analyse bibliographique.
5. Discussion
Il pourrait donc être intéressant de comparer des résultats de laboratoire via la mise en place d'un réacteur et des résultats de terrain en choisissant une station de traitement des eaux usées équipée d'un méthaniseur. Le réacteur de laboratoire serait alimenté en boues de la station et les différents paramètres de performances seraient comparés entre les deux systèmes.
Les résultats permettraient d'évaluer la variabilité des performances entre une installation de laboratoire et une vraie installation de méthanisation.
De plus, la méthanisation des boues est un processus biologique très complexe qui peut facilement être influencé par des paramètres inhibiteurs. Dans l'idéal, il serait intéressant de connaître les compositions exactes des boues (y compris les substances inhibitrices) qui entrent et sortent du digesteur afin d'identifier si les stations présentent un fonctionnement optimal. Néanmoins, caractériser de façon exacte la composition des boues est très fastidieux et chronophage. Il pourrait donc être envisagé de réaliser une étude bibliographique afin de définir au mieux les principales caractéristiques des boues à étudier afin de réaliser un suivi de ces paramètres et réaliser une comparaison la plus précise possible.
Une étude significative des consommations et valorisations énergétiques nécessite l'installation de compteurs énergétiques à des emplacements stratégiques afin de pouvoir comparer plusieurs technologies entre elles.
Conclusion
C
ONCLUSIONL'étude présentée ici avait pour objectif de comparer les performances de trois stations de traitement des eaux usées équipées de technologies différentes de méthanisation :
- Digestion mésophile classique,
- Digestion mésophile après hydrolyse thermique, - Digestion diphasique : thermophile puis mésophile.
De plus la comparaison des données énergétiques et économiques a été réalisée avec une STEU dépourvue d'unité de méthanisation.
Dans un premier temps, une analyse bibliographique a été menée. De nombreuses études portant sur la comparaison des performances des différentes technologies de méthanisation ont été répertoriées.
Celles-ci sont toutes en accord pour indiquer que la méthanisation des boues après prétraitement des boues par hydrolyse thermique est le procédé apportant les performances les plus importantes en termes de réductions de matières sèches et matières volatiles et en productivités de biogaz. Néanmoins ces données sont pour la plupart issues d'études en laboratoires, c'est pourquoi, dans un second temps, une collecte de données sur des stations de traitement des eaux usées françaises a été réalisée.
Pour cette étude de terrain, les stations de traitement des eaux usées ont été sélectionnées de sorte qu'elles présentent des critères les plus comparables possibles (capacité, filière eau, filière boues,…). Mais face au peu d'installations existantes en France, ces paramètres ne sont pas toujours comparables dans toutes les installations.
Les valeurs des abaissements en matières sèches et en matières volatiles lors des études de terrain sont en accord avec la bibliographie : le procédé le plus efficace correspond à celui de la méthanisation après prétraitement thermique des boues.
Toutefois l'étude des productivités en biogaz montre des résultats de terrain antagonistes avec les études en laboratoire, aucune technologie ne semble plus efficace qu'une autre pour les productivités en biogaz par tonne de matière volatile introduite dans le digesteur.
De plus, l'analyse de ces résultats de terrain est difficile à réaliser. En effet, on compare des boues différentes qui a priori ne présentent pas le même pouvoir méthanogène, et avec des données de qualité disparate. Ainsi, une étude avec des données fiables portant sur des stations de traitement des eaux usées différentes sur lesquelles on caractériserait les principaux paramètres des boues ainsi que les différents pouvoirs méthanogènes permettrait d'affiner les résultats et conclusions obtenus. Ensuite étant donné les disparités entre les études de laboratoire et les études de terrain, une comparaison des performances dans chaque situation (terrain, laboratoire) devrait être réalisée afin de s'assurer de la viabilité de ces performances sur les méthaniseurs en laboratoire.
De plus, l'analyse des données énergétiques et économiques n'a pas été possible à partir des seules données de terrain présentées. En effet, dans le cas des données énergétiques, en général, les stations sont équipées d'un compteur global sur toute l'installation.
Les consommations électriques comptabilisées sont donc celles de l'ensemble des éléments électriques de la STEU. Or comme les stations ne sont pas toutes construites de la même façon, ce ne sont pas les mêmes consommations électriques qui sont enregistrées, ce qui reviendrait à confronter des consommations non équivalentes.
Ainsi, il pourrait être envisageable d'équiper des stations de traitement des eaux usées pilotes de compteurs énergétiques à des points stratégiques de l'installation afin de pouvoir comparer les consommations entre elles.
Conclusion
Enfin, certains critères permettraient d'étudier les performances de la méthanisation, comme la déshydratabilité des boues ou la caractérisation des intrants dans les méthaniseurs. Cependant, ces paramètres ne font pas l'objet d'un suivi régulier sur les stations de traitement des eaux usées ; ils ne peuvent dons pas être étudiés. Il pourrait être intéressant de réaliser une étude de ces critères sur les STEU afin de compléter l'analyse des performances de la méthanisation.
Bibliographie
R
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La valorisation du biogaz est une technologie en développement et qui présente un fort potentiel en France. Ce biogaz peut avoir diverses origines telles que la méthanisation des boues issues du traitement des eaux usées.
Cependant, en France, ces installations sont peu nombreuses (seulement 68 stations de plus de 30 000EH).
Ces technologies de méthanisation sont la plupart du temps identiques : un grand réacteur dans lequel des boues chauffées à 37°C sont introduites et sont brassées.
Cependant quelques rares autres procédés de méthanisation sont également recensés :
-La méthanisation après prétraitement par hydrolyse thermique,
-La méthanisation thermophile,
-La méthanisation diphasique (thermophile puis mésophile).
Face à ces différentes technologies existantes, une étude des performances a été réalisée.
Celle-ci a d'abord été réalisée par une analyse bibliographique des données déjà existantes. Puis dans une deuxième partie, une étude de terrain sur les données de stations de traitement des eaux usées existantes a été menée.
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