Conception et exploitation d’installations durables de biométhanisation et de compostage

À l’issue de ce cours, vous pourrez :

• Appliquer les normes et exigences réglementaires en biométhanisation et compostage
• Choisir des technologies et scénarios de traitement adaptés aux matières organiques
• Réaliser des calculs de base (bilans de masse d’eau et d’énergie, production de biogaz et de purification des combustibles gazeux)
• Évaluer la performance globale d’un projet (technique, environnementale et économique)

Description

Les centres de valorisation des matières résiduelles organiques sont confrontés à des défis pratiques liés à la variabilité des intrants, à la conformité réglementaire, au choix des technologies, à la gestion des odeurs, au contrôle des risques (pathogènes et sécurité) et à la viabilité économique. La biométhanisation et le compostage doivent donc être appréhendés non pas comme des procédés isolés, mais comme des systèmes intégrés où la collecte, le tri, le prétraitement, le traitement biologique, la gestion des produits et les opérations quotidiennes doivent être harmonisés et optimisés.

Ce cours permet aux participants de prendre des décisions éclairées lors de la planification, de la conception ou de l'évaluation d'installations de biométhanisation et de compostage. Plutôt que de se concentrer sur des technologies isolées, le cours met l'accent sur la façon d'harmoniser la collecte, les procédés de traitement, les produits et les opérations afin d'assurer une performance stable, la conformité réglementaire et une viabilité à long terme.

Les participants développent leur capacité à évaluer les options, à effectuer les calculs essentiels et à évaluer la performance et les risques à l'aide d'outils d'ingénierie pratiques et d'exemples concrets. Des études de cas illustrent comment ces décisions se traduisent en résultats opérationnels au Québec, au Canada et à l'international.

Clientèle ciblée :

• Ingénieur(e)s, technologues et professionnel(le)s techniques impliqué(e)s en environnement, procédés, municipal et industriel en énergie, infrastructures ou gestion des matières résiduelles.
• Gestionnaires et chargé(e)s de projets responsables de centres de traitement/valorisation, d’études de faisabilité, d’appels d’offres, ou d’améliorations de performance opérationnelle.
• Exploitant(e)s, superviseur(e)s, responsables maintenance/fiabilité et HSE (santé-sécurité-environnement) souhaitant renforcer leur compréhension des paramètres critiques, du monitoring et des bonnes pratiques.
• •Consultant(e)s et analystes devant évaluer des scénarios, comparer des technologies, ou soutenir la préparation d’un plan directeur et d’un plan d’affaires.

Introduction

Normes, règlements et politiques applicables

• Survol des normes, règlements au Canada et au Québec
• Survol des politiques et autres documents émis par les autorités gouvernementales
• Survol d’autres normes américaines et européennes de référence. 

État de la situation dans les autres provinces

• Survol des normes et pratiques dans les autres provinces canadiennes.

Notions de base sur la valorisation des matières organiques par bio-méthanisation et compostage.

• Le mode de collecte : La collecte à deux ou trois voies et les scénarios alternatifs liés au tri et à la séparation (tri-optique, séparation mécano-biologiques, etc.)
• Les pratiques actuelles et les technologies disponibles de traitement : Les technologies biologiques et thermiques et la synergie entre elles;
• Composantes de base d’un procédé de bio-méthanisation : La réception et le traitement des intrants; digesteurs et bilan massique simplifié, échangeurs et systèmes de mélange; le traitement des extrants (biogaz, digestat); la disposition des refus; la valorisation des extrants; les équipements de transfert et équipements de post-traitement.
• Composante de base d’un procédé de compostage : Bilan de masse simplifié; la séparation des impuretés, les différentes étapes du procédé (le conditionnement, la fermentation et la maturation; le compostage agricole versus industriel, etc.
• L’importance du plan directeur : L’analyse du flux entrant et des besoins
• Destination finale des valorisables et des rejets.

Terminologie usuelle

• Survol des notions et termes en usage dans le domaine.

Sélection et classification des équipements bio-méthanisation

• Classification des bio-méthanisateur: Classification des types des bio-méthanisateurs les plus utilisés (secs versus humides, digesteurs mésophile et thermophile; les réactions microbiennes et cinétiques la conception des réacteurs et le rôle de l’hydrolyse;
• Les critères de sélection et la conception de base; l’analyse et optimisation des systèmes
• Les essais pilotes en laboratoire et à échelle réduite;
• La biométhanisation des boues municipales et la codigestion;
• L’enlèvement des nutriments dans les usines de traitement des eaux et les autres options disponibles`
• Les différents systèmes de mélange et les calculs de base

Sélection et classification des équipements de compostage

• La classification générique des technologies de compostage
• Les critères de sélection et de conception de base
• Le procédé de compostage: L’alimentation en matières premières et leur préparation; les phases de compostage ou les phases actives; Le mûrissement et le post-traitement
• La conception d’une installation de compostage
• Les calculs de base et les schémas d’écoulement simplifié

Élaboration d’un projet et évaluation des besoins

• Analyse préliminaire des besoins pour un centre de valorisation
• Retrait des matériaux inappropriés;
• Homogénéiser les M.O. pour mieux les dégrader;
• Dégradation poussée des M.O.;
• Production continue de biogaz de qualité
• Digestat propre pour le compostage;
• Participation humaine min., fonctionnement 24h/24, contrôle en continu et usure minimale des composantes;
• Procédé étanche stable et fiable;
• Amélioration de la performance (efficacité d’opération, etc.,)
• Utilisation des logiciels de calcul de réduction de GES, de bilans de masse et énergétiques;
• Calcul de base de la composition du biogaz.

Calcul du bilan énergétique et exemples de calcul

• Exemple de sélection des différentes composantes
• Exemple de calcul du temps de rétention pour obtenir un digestat de classe A
• Exemple de calcul de l’énergie requise pour remonter la température et la conserver aux murs, plafond et base;

Aspects économiques

• Le plan d’affaires
• Les coûts évités
• Les étapes nécessaires pour le calcul des coûts
• Les coûts de capitalisation et les différents coûts d’exploitations
• Le rôle des gouvernements e des clients.

Le contrôle des odeurs

• Description de technologies par traitement physico-chimiques, biologiques et adsorption;
• Les normes applicables, les différentes configurations, les critères de conception; 
• Les paramètres d’opération optimaux, l’interaction entre les différentes compositions actives;
• Les sources d’odeurs et la quantification des odeurs associées 
• L’efficacité sur les différents polluants;
• Les études de dispersion;
• Les équipements périphériques de procédé, de sécurité et de dépotage;
• Calculs et dimensionnement et cas pratiques.

Le contrôle des pathogènes

• Les pathogènes et les bio-aérosols
• Le cycle des pathogènes dans l’environnement
• Les normes applicables, les différentes configurations,
• Le contrôle de l’émission et de la dispersion des pathogènes
• Les paramètres d’opération optimaux, pour le compostage et la biométhanisation
• Le contrôle de la température et de la recroissance
• Exemple de cas pratiques.

L’utilisation des sous-produits et leur mise en marché

• Les différentes catégories de compost et la certification
• Les différentes techniques du traitement du biogaz
• L’enlèvement des sulfures;
• Les technologies de séparation et de lavage: avantages et inconvénients (les scrubbers et les technologies membranaires) et l’efficacité de traitement.
• Les critères de conception des différentes technologies et la consommation énergétique;
• Les différentes technologies de traitement des eaux et de séparation de l’ammoniac et sa récupération.

La gestion des sites

• Les aspects de santé et sécurité
• La gestion des autres risques (bruit, poussières, incendie, etc.);
• La gestion générale et les enjeux.

Entretien préventif des équipements

• Les facteurs et paramètres affectant l’opération;
• L’opération et le contrôle des procédés;
• Les mesures techniques et le « monitoring »;
• Les instruments et les équipements de contrôle
• L’inspection et l’entretien préventif selon les différentes disciplines et corps de métier;
• La qualité des produits et les valeurs à conserver et à enregistrer.

Étude de cas

• Étude de cas d’installation au Québec et dans d’autres provinces Canadiennes
• Études de cas ailleurs dans le monde