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Assainissement des eaux usées

Mettre en œuvre la méthanisation des boues d’épuration pour améliorer l’efficacité énergétique des systèmes d’assainissement

Les stations d'épuration traitent les polluants organiques et minéraux des eaux usées. Ces polluants, recueillis sous formes de boues, présentent un certain potentiel énergétique et peuvent servir d’engrais. La méthanisation des boues d’épuration permet de récupérer de l’énergie sous forme d’électricité, de gaz ou de chaleur ainsi que de faciliter leur élimination

Crédits photos : Watura

Description de la proposition

La méthanisation des boues d’épuration permet de produire du biométhane et s’inscrit donc dans une démarche d’efficacité énergétique des systèmes d’assainissement. Ce procédé peut être mis en place sur des stations d’épuration d’au moins 15 000 Équivalents Habitants (EH).

 

Dans quel cadre mettre en place la méthanisation des boues d’épuration ?

Sur une station d’épuration, on retrouve deux filières de traitement : la filière de traitement des eaux et la filière de traitement des boues. Les boues ainsi produites contiennent la pollution extraite des eaux usées arrivant dans la station. Elles sont donc composées de polluants organiques et minéraux (azote, phosphore, soufre, etc.). Ces polluants peuvent être transformés en biogaz à l’aide d’un méthaniseur et/ou réemployés en tant qu’engrais.

L’énergie représente environ 20% des charges d’exploitation des stations d’épuration à boues activées (procédé le plus courant). Ainsi dans un contexte de forte augmentation du prix de l’énergie, la méthanisation des boues peut être un axe de maîtrise des charges du service d’assainissement.

De plus, la méthanisation des boues d’épuration permet de réduire significativement la quantité de boues à évacuer et de les stabiliser, c’est-à-dire d’éliminer en grande partie les gènes pathogènes qui s’y trouvent ainsi que les nuisances olfactives. Cela facilite leur compostage et/ou leur épandage sur les terres agricoles.

Enfin, les méthaniseurs/digesteurs permettent de traiter les déchets issus de cuisines ou d’exploitations agricoles.

 

En quoi consiste la méthanisation des boues d’épuration ? 

La méthanisation des boues d’épuration peut être envisagée pour les stations de traitement ayant une capacité d’au moins 15 000 EH.

Les stations d’épuration à boues activées produisent généralement deux types de boues. Les boues primaires issue d’une décantation directe des eaux usées en arrivée de station et les boues secondaires issues du bassin biologique dans lequel l’action des micro-organismes permet de dépolluer les eaux. Les boues primaires sont celles au plus fort pouvoir méthanogène car plus chargées en matière organique. Généralement, les deux types de boue sont épaissis puis mélangés avant injection dans le digesteur.

Les boues séjournent ensuite environ 3 à 4 semaines dans le digesteur. Durant cette période, elles sont brassées et chauffées entre 38 et 55°C. Ainsi, les micro-organismes décomposent les matières organiques jusqu’à obtenir du méthane ainsi que d’autres types de gaz produits en moindre quantité.

Le méthane peut alors être utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur alimentant le digesteur ainsi que les autres équipements de la station.

Il est également possible de purifier le méthane pour l’injecter dans le réseau de gaz naturel. Le gaz injecté est alors acheté par le gestionnaire du réseau.

Enfin, les boues digérées sont extraites du digesteur par trop-plein. Elles peuvent ensuite être épandues sur terres agricoles ou mélangées à d’autres déchets végétaux pour constituer un compost.

La mise en place d’un procédé de méthanisation est onéreuse tant en investissement qu’en exploitation. Il faut donc étudier la rentabilité économique du projet en comparant ces coûts avec les gains qu’apporte le procédé. En effet, ce dernier permet de réduire d’environ 40 % le volume de boues à évacuer de la station. Ce qui réduit les coûts de traitement et d’élimination de ces dernières. D’autres part, le biogaz produit permet de réduire la facture énergétique et/ou de générer des revenus annexes via sa vente.

 

Quels sont les moyens à mettre en place pour déployer la méthanisation des boues d’épuration ?

Avant d’initier tout projet de méthanisation, le maître d’ouvrage devra se rapprocher de l’exploitant qui sera indispensable à la démarche.

Il faut ensuite réaliser une étude technico-économique pour évaluer l’intérêt du projet. Elle pourra être menée par un bureau d’étude extérieur.

Des partenaires institutionnels tels que l’ADEME ou encore l’Agence de l’Eau pourront également accompagner les services d’eau dans la mise en œuvre du projet.

Il conviendra de recenser les acteurs du territoire susceptibles de participer au fonctionnement du procédé. Il s’agit notamment des agriculteurs, cantines, restaurants produisant des déchets méthanisables.

Il faudra également anticiper le devenir des boues traitées. Elles pourront être épandues sur terre agricole ou mélangées à d’autres déchets végétaux pour produire du compost. Dans un cas comme dans l’autre, il faudra formaliser un plan d’épandage de ces boues.

Enfin, le pilotage d’un méthaniseur nécessite du personnel qualifié. Il faudra donc former le personnel exploitant à l’exploitation de cette nouvelle unité de traitement.

 

Quelles sont les étapes à suivre ? 

Etape 1 : Se rapprocher de l’exploitant du service d’assainissement et lancer une étude de faisabilité pour la mise en place d’un méthaniseur.

Etape 2 : S’inspirer des expériences de collectivités comparables ayant mis en œuvre la proposition

Etape 3 : Identifier les acteurs locaux susceptibles de fournir des matières organiques au méthaniseur ainsi que ceux susceptibles de recevoir les boues traitées

Etape 4 : Identifier les subventions possibles auprès de votre Agence de l’Eau ou de l’ADEME

Etape 5 : Réaliser les investissements nécessaires à l’installation d’un méthaniseur

Etape 6 : Faire monter en compétence le personnel exploitant

 

Comment mesurer la réussite de cette proposition ? 

  • Volume de biogaz produit annuellement
  • Tonnage de boues traitées et tonnage de boues évacuées
  • Quantité d’énergie produite sur site
  • Quantité de boues épandues ou compostées
Crédits photos : Watura

Quelques données clés sur le projet

Coût d'une petite nstallation d’un méthaniseur

500 000 €

Coût estimatif d'une grande installation

jusqu’à plusieurs dizaines de millions d’euros

Délai de mise en oeuvre

Plusieurs mois à plusieurs années

Proposition applicable pour les collectivités suivantes

Urbain Applicable

Péri-Urbain Applicable

Rural Applicable

Montagne Applicable

Littoral Applicable

.

Auteur du contenu

Watura

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