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Etude sur la fermentation méthanique des boues activées de la station d'épuration de Boumerdes en Algérie

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par Mouloud, Mestapha, Saoud MOUSSAOUI, MEHENNAOUI, KACIMI
Universite de Mhamed Bougara Boumerdes - Algérie - Master en biochimie appliquée 2011
  

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IV.4 Effet de la concentration de la matière sèche sur la quantité / qualité de biogaz produit 

IV4.1 Variation de pH au cours de la fermentation 

Vu la simplicité de l'analyse et le faible coût, nous avons réalisé cette analyse chaque deux jours. Sachant qu'une faible variation de pH peut avoir de lourdes conséquences sur le taux de H2S libéré dans le biogaz, toutes autres choses restant constantes. Un pH élevé peut indiquer la forte présence de NH3 dans le digesteur. Ceci est un indicateur qu'il est temps de réaliser une analyse de l'azote ammoniacal et éventuellement une correction de la composition protéique de digestat. Un pH bas indiquera presque toujours une alimentation trop riche en glucides hautement fermentescibles et un manque de cellulose dans le digestat (Moletta, R, 2008).

Les mesures de variations de pH ont permis de vérifier le bon fonctionnement de processus. Le pH varie entre 6.64 et 7.98, ces valeurs sont proches de la neutralité ce qui signifie que le pH est adéquat pour une production optimum de biogaz (Berger, S et al, 2008) mais on peut distinguer en premier temps (jusqu'a 4ème jours) une légère acidification qui reflète l'étape de l'hydrolyse (Moletta, R.2008) pour toutes les concentrations étudiées (voire figure n°09). Comparativement aux autres travaux cet intervalle est plus étroit que celui de (Nosrati, T. Amani, and T.R. Sreekrishnan.2011) qui est entre 6.1 et 8.4, et de 5.5 à 8.5 selon (RISE-AT, 1998).

On remarque que le pH optimal de la digestion anaérobie se situe autour de la neutralité. Il est le résultat du pH optimal de chaque population bactérienne : celui des bactéries acidifiantes se situe aux tours de 6.64. Les acétogènes préfèrent un pH proche de la neutralité ce qui provoque la résistance du système par une augmentation de pH (voire figure n°09) tandis que les méthanogènes ont une activité maximale dans une gamme de pH comprise entre 6.64 et 7.32. Toutefois, la méthanisation peut se produire dans des milieux légèrement acides ou alcalins. (Moletta, R. 2008).

Figure n° 09: Variation de pH au cours de la fermentation.

IV.4.2 Quantité de biogaz émis

Selon les représentations graphiques de production cumulée de biogaz (voir figure n° 10) on remarque l'allure de ces courbes ressemble bien à la cinétique enzymatique ou encore bien dite au modèle de croissance de Monod sachant qu'on a maintenu le rapport X/S constant, cette production est proportionnelle à la concentration de la matière sèche, plus la concentration massique en MS est importante plus la production est importante.

Figure n° 10: Taux de Production cumulée de biogaz.

On remarque qu'au cours de cette dégradation la cinétique commence au plan enzymatique directement par la phase stationnaire ou la vitesse est constante sauf la plus faible concentration en MS où elle commence par une phase préstationnaire qui est de 4 jours. Pour cela on a cherché à trouver la linéarisation de cette cinétique (voire figure n°11).

Pour déterminer les paramètres cinétiques Vm et KMS on trace la représentation de lineweaver et Burk (Voire figure n°12) .On trouve que Vm= 500 Cm3/L/Jour et KMS=80g/l, sachant que pour avoir la Vm il faut que : 10 KMS< [MS] <100 KMS.

Figure n° 11: Calcule de Vitesse initiale de production de biogaz.

Figure n° 12: Représentation de lineweaver et Burk.

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