Weber Entec GmbH & Co. KG

En collaboration avec l'Institut Fraunhofer IKTS depuis plusieurs années, Weber Ultrasonics a développé un procédé de désintégration des boues d'épuration qui, sur des aspects techniques décisifs, est supérieur aux procédés actuellement disponibles et peut ainsi être utilisé de manière plus universelle et surtout plus efficace en termes de coûts et d'énergie. L'approche des scientifiques de l'Institut Fraunhofer, éprouvée par des années de recherche fondamentale, ainsi que la vaste expérience industrielle de longue date de la société Weber Ultrasonics GmbH ont finalement abouti à un procédé qui est désormais disponible sous forme de produit industriel prêt à être commercialisé.

AVANTAGES POUR LES STATIONS D'ÉPURATION :

• Réduction des masses de boues digérées à éliminer jusqu'à 15 % (réduction des coûts d'élimination)
• Augmentation du rendement en biogaz jusqu'à 25 % (production d'énergie thermique et électrique)
• Amélioration du résultat de la déshydratation jusqu'à 12 % (réduction des coûts d'élimination)
• Réduction de la consommation de polymères jusqu'à 15 %
• Réduction du volume de la fosse septique (pertinent en cas de nouvelle planification ou de fosse septique surchargée)
• Destruction et réduction des micro-organismes filamenteux Amélioration de la sédimentation des boues dans la décantation secondaire
• Minimisation des problèmes de mousse dans la digestion
• Réduction de la production de boues excédentaires (pertinent pour la stabilisation aérobie des boues, réduction des coûts d'élimination)
• Amélioration de la capacité de dénitrification, production de sources internes d'hydrogène (réduction des coûts par la réduction des sources externes de C)

INSTALLATIONS DE BIOGAS :

La technique des ultrasons consiste à traiter le substrat déjà chargé et mélangé dans le fermenteur. L'installation de désintégration par ultrasons traite un flux partiel du substrat pré-fermenté provenant du fermenteur principal. Le matériau est d'abord pompé dans un macérateur qui sert de piège à cailloux et pré-broie les agglomérats provenant du fermenteur. Cela permet d'éviter le colmatage de la pompe. De là, le liquide passe dans les unités à ultrasons, le biopush, une cellule à flux continu qui ne se bouche pas. L'apport de puissance de 2.000 watts chacun assure la cavitation. Il en résulte brièvement des températures extrêmement élevées, jusqu'à 5000 °C, et des pressions très élevées, jusqu'à 1000 bars, qui provoquent des forces de cisaillement importantes. Le traitement par ultrasons a des effets positifs à différents endroits du processus de fermentation. La décomposition du substrat accélère le processus de dégradation, qui est en outre soutenu par l'activation d'exo-enzymes. Ces deux facteurs permettent d'améliorer le degré de dégradation du substrat. Le rendement en biogaz s'en trouve nettement augmenté et il est possible d'économiser du substrat. De plus, la viscosité est durablement réduite, ce qui permet d'économiser la puissance des pompes et des agitateurs et de résoudre les problèmes de couches flottantes.

AVANTAGES POUR LES INSTALLATIONS DE BIOGAZ :

• Augmentation du rendement de biogaz jusqu'à 25%
• Augmentation du taux de dégradation jusqu'à 25
• Performance identique en cas de réduction de l'alimentation en substrat jusqu'à 15
• Réduction de la durée de la fermentation 8 à 15
• Réduction de la consommation d'énergie propre jusqu'à 15
• Réduction du potentiel de gaz résiduel - Efficacité accrue du substrat
• Réduction du temps de séjour - augmentation de la charge de l'espace

AMPTS est l'abréviation de Automated Methane Potential Test System. Cette unité d'essai permet une saisie et une évaluation automatisées des flux volumiques de gaz issus de la dégradation anaérobie des substrats les plus divers. La production de gaz et la vitesse de dégradation peuvent ainsi être mesurées avec un minimum d'efforts techniques en laboratoire et, à partir de là, des paramètres d'exploitation essentiels comme le temps de séjour, le type de substrats utilisés, le rapport de mélange des substrats et la préparation des substrats peuvent être évalués et déterminés.

Le système AMPTS II est basé sur les principes des systèmes conventionnels de détermination du potentiel de gaz. Les éléments fermenteur de laboratoire et fixation du CO2 sont complétés par une mesure en ligne du débit volumétrique et une saisie et une évaluation automatisées des données.

AVANTAGES :

• Réduction de la charge de travail et du temps grâce à un processus automatisé
• Enregistrement en ligne et évaluation en temps réel de l'ensemble de la production de biométhane et de la cinétique
• Mesure intégrée de la pression + température et normalisation des valeurs mesurées
• Interface utilisateur conviviale pour l'affichage des données actuelles
• Haute densité de données pour déterminer les paramètres de la cinétique du processus
• Logiciel basé sur le web via un serveur intégré
• Accès et commande possibles à partir de n'importe quel PC, indépendamment de l'endroit où il se trouve
• Données disponibles sous forme standardisée (excel, csv) pour un traitement ultérieur
• Entretien simple et peu coûteux
• La solution système actuelle leader sur le marché

Dans le cadre d'un test de longue durée réalisé sur l'une des deux installations de biogaz (700 kW) exploitées en parallèle à Iéna entre octobre 2011 et septembre 2012, Weber Entec a démontré l'efficacité de l'installation. L'exploitant de la BGA avait demandé à l'Office régional de l'agriculture de Thuringe et au "Ministère de l'agriculture, des forêts, de l'environnement et de la protection de la nature de Thuringe" d'accompagner le test en tant qu'"expert" indépendant, pour ainsi dire. La société Eurofins a été chargée d'effectuer les analyses nécessaires pour démontrer l'augmentation de l'efficacité à l'aide des paramètres pertinents. Le rapport final de 14 pages peut être consulté ou téléchargé à tout moment sur le site web de Weber Entec. Le rapport détaille les modifications apportées à l'alimentation en substrats et examine globalement l'influence de la technique sur le fonctionnement de la BGA Jena. Le rapport final atteste d'une augmentation de l'efficacité de l'installation de plus de 11% et d'une économie nette de plus de 50.000 euros pour la BGA Jena sur la période d'essai - autosuffisance énergétique et maintenance déjà déduites. Suite à ce test concluant, la deuxième ligne a entre-temps été équipée de la technique à ultrasons.

L'étude mentionnée confirme que les coûts d'amortissement, la consommation d'électricité et les frais d'entretien d'une telle installation sont nettement inférieurs au rendement supplémentaire.

Un test similaire a également été réalisé en Italie et certifié par l'université de Milan (Politecnico di Milano). Une amélioration des performances de 13,4% a été mesurée.