Optimisation énergétique et traitement des boues. Caroline BOUCHET

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1 Optimisation énergétique et traitement des boues Caroline BOUCHET

2 Généralités sur le traitement des boues FILIERE EAU BOUE LIQUIDE DILUEE EPAISSISSEMENT STABILISATION BIOLOGIQUE digestion anaérobie CONDITIONNEMENT digestion aérobie thermophile DESHYDRATATION MECANIQUE filtre à bandes, filtre presse, centrifugeuse DECHARGE CHAULAGE OXYDATION VOIE HUMIDE AGRICULTURE COMPOSTAGE CENDRES DECHARGE stockages SECHAGE PYROLYSE / COMBUSTION INCINERATION avec ou sans OM VALORISATION

3 Source d énergie : biogaz issu de digestion Digestion classique : Production biogaz 0,9 à 1,1 Nm3 / kg MV éliminé Autres voies de valorisation (cogénération / séchage thermique Source d énergie 1 Nm 3 de biogaz = 6.3 kwh (PCI), valorisation par cogénération : 2.2 kw électrique 1.8 kw thermique

4 Cogénération : biogaz, source d énergie Microturbines <100kWe Moteurs 100 kwe à 3 MWe Turbines > 3 MWE Exemples de références Degrémont : Achères France : Moteurs 3600 kwe, Turbine : 4000 kwe Gaïa Portugal : 465 kwe Rhitala Inde : 3000 kwe Gabal Egypte : kwe Brno République Tchèque : 1040 kwe As Samra Jordanie : 6000 kwe 95 % d autonomie énergétique

5 Source d énergie : biogaz Amélioration de la production de biogaz 1,2,3 Codigestion : +15% Digestion boostée Mécanique US : +10 à 30% Haute Pression : Crown +30% Centrifugation lytique lysatec +15 à 30% Physique Hydrolyse thermique : Cambi : +50% (voir présentation C. Prévot) Décompression Congélation / décongélation Champs électriques pulsés Chimique Hydrolyse acide ou basique Biologique Hydrolyse enzymatique Combinaison des techniques Chimique + mécanique : microsludge +70% (sur boue biologique seule) Deux étages de digestion [1] Degrémont Bases de données [2] Office fédéral de l énergie Suisse Comparaison des technologies de prétraitement des boues d épuration pour l augmentation de la production de biogaz mai 2007 [3] Sites web des fabricants

6 Source d énergie : boue séchée Boues séchées = combustible alternatif aux carburants d origine fossile Pouvoir calorifique ~ celui du bois (4 5 kwh/t) Impacts Pas d émission de GES Diminution de la facture énergétique Diminution de la consommation d énergie fossile Problème de règlementation Pyrolyse / Gazéification Traitement du Syngaz et valorisation énergétique (cogénération) Récupération de chaleur Incinération Récupération de chaleur sur fumées Valorisation énergétique (cogénération, turbine à vapeur )

7 Valenton pyrolyse des boues Pyrolyse des boues, four NESA Récupération de chaleur 37% des besoins énergétiques des sécheurs 6 à 7 MW/h 110 t MS/j

8 Incinération valorisation énergétique Valence Siccité boues 20% PCI boues : 6400 kwh/t Siccité graisses 30% (~5% graisse/boue) PCI graisses : 9300 kwh/t Combustion Récupération De chaleur Traitement des fumées Boues Cendres Air Résidus d épuration (REFIB) Fumées épurées

9 Duffin Creek (USA) Incinération et valorisation Compressed Air Exhaust Gas Duct Softner Building Heat 2 lignes : 105 tms/j/ligne Continuous Emissions Monitoring System High Pressure Water Pump Sand Sludge 0.5-5%TS Sand Storage Deaerato r Heat Exchanger Turbine Generator Stack Feed Pump 27%TS Plant Water Centrifuge Decanter Fuel Oil Natural Gas Purge Air Blower Preheat BurnerAir Blower Fluidizing Air Blower Waste Heat Boiler & Economizer Quench Scrubber Multiple VenturiScrubber Impingement Scrubber To Ash Treatment Duffin Creek : Production énergie > Consommation

10 Economies d énergie - Heliantis Energies renouvelables Séchage solaire Pas d émission de GES Pas de consommation d énergie fossile Diminution des coûts d évacuation Diminution de la facture énergétique

11 Economies d énergie - Innodry Sécheur basse consommation Innodry : Deux étages de séchage Echangeur thermique Réchauffeur d huile Récupération d énergie entre les étages Buées Boues déshydratées (18-30 % de MS) 650 et 750 kwh/t d'eau évaporée Pour comparaison : ~ Evaporateur à couche mince SECHEUR INDIRECT : Kwh / t Ventilateur Chopper (40-50 % MS) SECHEUR DIRECT : Kwh / t Retour fines Sécheur à bandes AUTRE SECHEUR MIXTE : Kwh / t Traitement air vicié Refroidisseur Condenseur Réchauffeur Crusher Tamis Bande de refroidissement Air de refroidissement Bac à condensats Granulés (90 % MS) Récupération de chaleur Refroidisseur

12 Conclusions Les tendances futures - domaine de l énergie Augmentation des prix des énergies fossiles qui ne sont pas inépuisables et par conséquent du prix de l électricité Engagement de réduire les émissions de gaz à effet de serre Traitements poussés d épuration : augmentation des kwh nécessaire par m 3 d eau traité

13 Conclusions pour les concepteurs de STEP Réflexions au niveau conception sur : les sources d énergie et sources de consommation liées au process de l usine (la valorisation des boues, l aération, biogaz, chaleur, vapeur, hydraulique, eaux traitées par exemple) L utilisation des ressources externes (solaire, vent, chaleur, ) pour produire de l énergie renouvelable Optimisation énergétique de la filière : favoriser une boue plus énergétique Les opportunités d optimisation énergétique : Les Pompes à chaleur, les chaudières à bois, les moteurs haut rendement, les turbines à gaz, les micro turbines, le solaire et le photovoltaïque, l éolien.; Des bâtiments HQE, permettant de réaliser des économies d énergies (chaleur éclairage) Gestion des énergies et optimisation du process Degrémont a réalisé avec la station d épuration d Amman la première station d épuration dans le monde proche de l autonomie énergétique (97%)