Des stations d’épuration à haute efficacité énergétique

Dans les grandes stations d’épuration des eaux usées, le lagunage à charge élevée avec microfiltration [1] représente la meilleure technique disponible actuellement. Il permet de décomposer efficacement la boue produite pour en extraire du biogaz, à partir duquel de l’énergie peut être produite.

Une étude comparative des coûts et applications des techniques d’épuration des eaux, effectuée récemment par l’équipe de recherche du Dr. Brigitte Kempter-Regel, de l’Institut Fraunhofer des techniques de surface et bioprocédés (IGB) basé à Stuttgart (Bade-Wurtemberg), vient de montrer que le procédé de lagunage à charge élevée est aussi profitable pour les petites installations.

Les stations d’épuration des eaux usées extraient les composants organiques des eaux résiduaires. La boue produite émet en pourrissant du biogaz. Cependant, parmi les 10.200 stations d’épuration installées en Allemagne, seules 1.156 disposent d’un bassin de fermentation, dont la construction et l’exploitation nécessitent une forte technicité et complexité, qui induisent des coûts de personnel et d’énergie élevés. Ainsi, les exploitants de petites structures renoncent à un tel système et au lieu de cela enrichissent en oxygène la boue résiduaire séjournant dans des bassins d’aération (ou bassins à boue activée [2]) déjà existants afin de la stabiliser. "Les bassins d’aération consomment beaucoup d’électricité, mais sans produire de biogaz : un énorme potentiel énergétique est ainsi perdu", selon le Dr. Kempter-Regel. "Dans les communes, la station d’épuration est le plus grand consommateur d’électricité, bien avant les hôpitaux".

Des stations d'épuration à haute efficacité énergétique

Dans son étude, le Dr. Kempter-Regel a prouvé qu’il est rentable même pour des petites stations d’épuration de s’appuyer sur des procédés à haute efficacité énergétique – même si elles doivent pour cela investir dans un dispositif de lagunage de boue. "Par exemple, pour une station d’épuration alimentant 28.000 habitants, nous avons compté que l’installation peut réduire les coûts de traitement des déchets de 225.000 à 170.000 euros si elle décompose la boue non pas de façon aérobie, mais grâce à un lagunage à charge élevée avec microfiltration", ajoute le Dr. Kempter-Regel.

Ce procédé a été développé à l’Institut Fraunhofer IGB et se montre significativement plus efficace que le lagunage conventionnel. Au lieu des 30 à 50 jours nécessaires actuellement, la boue ne séjourne qu’entre 5 et 7 jours dans le bassin. Environ 60% de la matière organique est ainsi transformée en biogaz, et le rendement est supérieur d’environ un tiers à celui obtenu par le procédé de décomposition conventionnel. Le biogaz produit est utilisé pour le fonctionnement de l’installation. Ainsi, selon l’étude, les coûts énergétiques annuels pourraient diminuer d’au moins 70.000 euros. De plus, lors du lagunage à charge élevée, les quantités produites de boue résiduelle à traiter sont réduites. "Ainsi l’exploitant épargne encore 100.000 euros", ajoute le Dr. Kempter Regel. En effet, à côté des prix énergétiques élevés, les coûts de traitement sont en croissance continue : le recyclage de la boue résiduelle dans les cultures agricoles est fortement controversé (certains Länder comme le Bade-Wurtemberg y renoncent) ; l’entreposage des boues n’est pas autorisé ; l’incinération de la boue est aussi un procédé très coûteux. Une réduction efficace de la quantité de boue grâce au lagunage est ainsi digne de considération.

-[1] Lagunage : procédé naturel d’épuration extensif consistant à faire séjourner les eaux usées dans plusieurs bassins successifs, de grande taille, peu profonds et étanches. L’élimination de la pollution organique et pour partie des germes infectieux est obtenue par des organismes vivants ; l’oxygénation provient directement des échanges d’air et de la photosynthèse, l’énergie étant fournie par le rayonnement solaire – Informations supplémentaires : http://fr.wikipedia.org/wiki/Lagunage
– La charge de la lagune en polluants organiques est mesurée communément par la DBO5 (demande biologique en oxygène sur 5 jours) ou la DCO (demande chimique en oxygène).
– Microfiltration : technique membranaire utilisée actuellement pour l’épuration des eaux industrielles (papeterie, mécanique, agroalimentaire). Constituées de fibres creuses assemblées en éléments généralement cylindriques, les membranes permettent de retenir des éléments de très faible taille. Cette technique présente deux avantages : compacité et production moindre de boues.
– [2] L’épuration par boues activées consiste à mettre en contact les eaux usées avec un mélange riche en bactéries par brassage pour dégrader la matière organique en suspension ou dissoute. Une aération importante permet l’activité des bactéries et la dégradation de ces matières, suivie d’une décantation à partir de laquelle on renvoie les boues riches en bactéries vers le bassin d’aération – Informations supplémentaires : http://fr.wikipedia.org/wiki/Boue_activ%C3%A9e

BE Allemagne numéro 448 (26/08/2009) – Ambassade de France en Allemagne / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/60239.htm

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