Contribution à l'automatisation et à la modélisation de la méthanisation d'effluents industriels en réacteur à lit fixe : application à un fermenteur travaillant à fortes charges

par Nikolas Zografakis

Thèse de doctorat en Chimie appliquée et génie des procédés

Sous la direction de Dominique Depeyre.


  • Résumé

    Cette étude place d’abord la fermentation méthanique parmi les procédés de traitement et de valorisation de la biomasse. Les performances (épuration, production de méthane) des différentes technologies utilisées (1er et 2ème génération) sont présentées. Les étapes du processus, les paramètres physico-chimiques et les populations bactériennes impliquées sont examinés, afin de définir les conditions optimales de fonctionnement. Le rôle primordial des acide gras volatils comme paramètre de contrôle commande est mis en évidence. Les aspects particuliers de la fermentation à film fixé et les supports utilisés sont ensuite présentés. Une mise au point sur l’état des travaux concernant la modalisation de la fermentation anaérobie est enfin effectuée. Dans le cadre de cette étude nous avons conçu et réalisé un pilote de laboratoire de 16,3 1, garni d’anneaux en PCV (filtre anaérobie), spécialement adapté pour le suivi de certains paramètres. L’emploi d’effluents des industries agro-alimentaires très chargés en matières organiques nous a permis de travailler à de très fortes charges volumiques et à très courts temps de séjour hydraulique, tout en préservant des performances satisfaisantes en dépollution et en productivité de méthane. L’automatisation conçue et réalisée en connectant des capteurs et des actionneurs à un ordinateur industriel, a permis un fonctionnement en mode « guide-opérateur ». Le contrôle-commande aisé de certains paramètres a assuré une grande stabilité du processus de méthanisation, même dans des conditions dites « extrêmes ». Les possibilités conversationnelles de l’automatisation et la modularité des logiciels ont permis une grande souplesse de fonctionnement. La sécurité des manipulations a fait l’objet d’une réflexion spécifique. Les résultats du suivi de certains paramètres – pour trois concentrations différentes du substrat et pour plusieurs temps de séjour hydraulique – à différentes du fermenteur sont analysés. Un modèle de la fermentation à film fixé a été examiné et validé par comparaison systématique aux résultats expérimentaux.

  • Titre traduit

    Automation and modelling of the methanation of industrial effluents in fixed bed reactors : application to a fermentor loaded with high-strength organic wastes


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Informations

  • Détails : 2 vol. (580-37 p., pagination multiple [196] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 402 réf.

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