Étude, modélisation et optimisation d’un procédé de traitement des lisiers de porcs par couplage de la digestion anaérobie et du traitement biologique de l’azote

par Pierre Rousseau

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Fabrice Béline et de Nicolas Bernet.

Soutenue en 2009

à Rennes 1 .


  • Résumé

    L’industrialisation de l’élevage a participé à la pollution de l’eau et les obligations réglementaires ont entraîné le développement de procédés de traitement biologique des effluents générés afin de réduire la charge azotée. Parallèlement, la digestion anaérobie des déjections animales est également une alternative de valorisation intéressante, mais n’affectant pas les quantités d’azote. Dans ce cadre, le couplage des procédés aérobie et anaérobie permettrait alors une réduction importante des coûts d’élimination de l’azote. La maîtrise des interactions entre ces 2 procédés et l’optimisation de l’utilisation de la matière organique représentent les principaux enjeux de cette thèse. Afin de répondre à ces enjeux, deux approches parallèles et complémentaires ont été menées : une approche expérimentale et une approche numérique. Les travaux expérimentaux, réalisés sur un pilote du procédé, ont permis de souligner (i) l’absence d’inhibition par l’ammoniac dans le digesteur, (ii) la lenteur des cinétiques de dégradation anaérobie du lisier de porcs et (iii) la faisabilité de l’obtention et du maintien d’un shunt des nitrates par limitation de l’apport en oxygène. Les travaux de modélisation ont abouti au couplage des modèles Activated Sludge Model n°1 (ASM1) et Anaerobic Digestion Model n°1 (ADM1) via la création de deux interfaces. Au travers de son calage sur des valeurs expérimentales, le modèle a également permis de mieux comprendre les interactions entre les processus/procédés et de définir les paramètres de fonctionnement permettant une optimisation de l’utilisation de la matière organique et notamment des conditions d’obtention du shunt des nitrates.

  • Titre traduit

    Study, modelling and optimisation of a treatment process applied to piggery wastewaters and combining anaerobic digestion and biological nitrogen removal


  • Résumé

    Industrialization of animal production participated in the pollution of fresh water. So, biological treatment processes were developed to reduce the nitrogen load applied locally, At the same time, anaerobic digestion of livestock wastes is also an interesting alternative, but not affecting the nitrogen concentration. In this context, the development of a process combining both anaerobic digestion and biological nitrogen removal could allow converting organic matter into a valuable energy while respecting the environmental constraints as regards nitrogen. The management of the interactions between aerobic and anaerobic processes and the optimisation of organic matter use are the main issues of this project. In order to reach these challenges, two parallel and complementary approaches have been considered: an experimental approach and a numerical approach. Experimental work, carried out on a pilot process, highlighted (i) the absence of inhibition by ammonia into the digester, (ii) the slow kinetics of anaerobic degradation of pig manure and (iii) the feasibility to obtain and control nitrate short-cut by oxygen inflow reduction. The modelling framework resulted in a combination of the Activated Sludge Model No. 1 (ASM1) and Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) through two interfaces. The use of this model allowed a better understanding of the interactions between aerobic and anaerobic processes and to a better definition of the operating parameters to optimize the use of organic matter including conditions to obtain nitrate short-cut.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 190-201

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2009/11
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