Modélisation d'un bio réacteur anaérobie dans un CSD pendant la phase méthanogène : comportements à long et court termes

Résumé du document

La dégradation des déchets en CSD se fait de manière lente et naturelle, en produisant des biogaz et des lixiviats. Le bio réacteur accélère la dégradation des déchets. De micro-organismes dégradent les déchets. Il y a apport d'une humidité optimale par recirculation des lixiviats.

La création et l'utilisation d'un modèle mathématique pour simuler le comportement réel du bio réacteur en phase méthanogène anaérobie est basé sur un modèle hydrodynamique prenant en compte les écoulements diphasiques de biogaz et de lixiviats dans le massif de déchets ; couplé avec un modèle biologique d'hydrolyse, de génération de chaleur et de biogaz en prenant en compte les effets de la saturation et les changements de température sur la biomasse dans le massif.
La comparaison des résultats numériques du modèle avec les mesures réalisées dans deux bioréacteurs réels : long terme sans recirculation de lixiviats, court terme avec recirculation de lixiviats.

Extraits

[...] Capteurs de mesures de la température installés sur un site réel à différentes profondeurs. Température des lixiviats = température ambiante. III- Résultats - Pendant injection des lixiviats: Pics de saturation Déplacement de la biomasse et des nutriments par le flux. =>diminution de l'activité de la biomasse, augmentation des AGV, donc diminution de la production de biogaz. - Après injection des lixiviats: =>diminution de la température dans le massif puis ré-augmentation rapide. Augmentation de l'activité de la biomasse Diminution des AGV =>Augmentation de la production du biogaz avant retour à la normale. [...]

[...] NB: Première l'injection des lixiviats: =>diminution brusque du taux de déchets dégradables. Changements de température et plus important au cours de cette injection. Différence de saturation aussi. III- Résultats 0 Fig. Comportements biologiques du bio réacteur après injections de lixiviats( Gholamifard et al.,2008). Les observations et les mesures faites sur le deuxième site réel ont permis de voir: - Comportements hydraulique et thermique après recirculation des lixiviats sont identiques à ceux du premier site, mais se déroulent à des vitesses différentes. [...]

[...] Or l'accès à ces données permettrait une meilleure compréhension du comportement thermique des micro-organismes méthanogène (influence sur leur production de biogaz) ainsi que de l'effet des paramètres thermiques de la couche de couverture. Des études complémentaires seraient à mener pour pouvoir optimiser les paramètres du bio réacteur dans le but: Produire plus rapidement du biogaz revalorisable sous formes électriques et thermiques Stabiliser plus rapidement le massif de déchets, réduire la maintenance après la période d'exploitation, etc . Enjeux technologiques, écologiques et économiques. IV – Conclusions et perspectives Shabnam Gholaniifarda, Robert Eymard, Chriristian Duquennoi' Modeling anaerobic bioreactor landfihls in methanogenic phase: Long term and short term behaviors, Elsevier. [...]

[...] Production de chaleur: liée à un ensemble complexe de réactions biochimiques à commencer par l'hydrolyse et se terminant par la production de biogaz. Modèle =>prise en compte uniquement de l'hydrolyse et de la production de CH Résolution numérique: Basé sur la méthode des volumes finis qui résout les équations du modèle mathématique en utilisant la méthode de Newton (conservation des flux entre deux volumes de contrôle). Paramètre biologique, cinétique de dégradation et conductivité thermique du massif pris dans la littérature. [...]

[...] II- Principes de bases Résultats à long terme : Simulation faite sur 10 ans - Pendant les 6 premiers mois: - Forte production d'acide gras volatils (AGV). - Augmentation de la biomasse méthanogène avec consommation des AGV. Augmentation de la dégradation des déchets. III- Résultats 0 Fig. Comportements thermique et biologique du bio réacteur pendant 10 ans ( Gholamifard et al.,2008). - Pendant les 3 années suivantes: - Tendance générale: forte activité microbienne entraînant un forte production de biogaz et une augmentation globale de la température du massif de déchets. [...]