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Traitement anaérobie des effluents en brasserie : exemple de la brasserie de Saverne (Bas-Rhin)

30 janvier 2008 Paru dans le N°308 à la page 45 ( mots)
Rédigé par : René MOLETTA et François MORIER

Pour les grosses brasseries industrielles, les procédés anaérobies s'imposent souvent comme une solution de prétraitement avant rejet vers la station aérobie de l'usine ou de la collectivité. En effet, ces effluents sont chauds, concentrés et très biodégradables.

En fonction de leur taille en France, les grandes brasseries existantes ou les micro-brasseries, dont l’activité est régionale, sont soumises aux régimes de l’autorisation (A) ou de la déclaration (D).

Dans ce cadre, elles sont soumises à une réglementation qui, pour les effluents, concerne principalement :

  • les conditions d’aménagement et d’exploitation de l’installation intégrant la gestion de l’eau, des effluents et celle des déchets ;
  • les moyens d’analyse et de mesures à mettre en place ;
  • les méthodes et les moyens d’intervention en cas d’accident ainsi que les mesures d’urgence à adopter ;
  • les obligations de l’exploitant en matière d’information et d’alerte.

N° 2253 : Boissons (préparation et conditionnement de), bière, jus de fruit, autres boissons, à l’exclusion des activités visées par les rubriques 2230, 2250, 2251 et 2252.

Capacité de production :

  1. Supérieure à 2 000 l/j — régime A
  2. Supérieure à 2 000 l/j, mais inférieure ou égale à 20 000 l/j — régime D (rayon d’affichage : 1 km)

Origine des effluents

Les industries alimentaires utilisent, au cours des différents procédés de transformation, de grandes quantités d’eau dont seulement une partie se retrouve dans le produit final. Les besoins spécifiques en eau sont multiples et se répartissent entre les eaux de process, les eaux de refroidissement, de lavage des bouteilles, des matières premières, de nettoyage des installations, les pousses…

La partie non conditionnée de cette eau est rejetée, plus ou moins polluée par les constituants du produit traité et les composés utilisés dans les procédés de transformation.

Les rejets principaux en brasserie ont pour origine :

  • le lavage et le remplissage des bouteilles et des fûts ;
  • le nettoyage des cuves de fermentation, de garde, de filtration et des sols ;
  • la filtration de la bière et la séparation des troubles ou des levures ;
  • les mélanges eau-bière.

Volume et nature des effluents

Le volume d’effluent rejeté ramené à la production de bière est estimé par un ratio volumique allant de 4 à 10 pour une micro-brasserie et qui peut descendre à une valeur proche de 2 pour une grosse brasserie industrielle bien gérée.

Différents produits et substances sont susceptibles de se retrouver dans les eaux résiduaires de brasserie :

Solubles :

  • moût
  • bière
  • détergents
  • colle
  • sucres
  • détergents
  • acides
  • bases
  • sels divers

Insolubles :

  • drêches
  • malt
  • trouble
  • levure
  • étiquettes
  • cartons filtrants
  • Kieselguhr (terre de diatomées)

Particularité des effluents

Dans les effluents de brasserie, la pollution résiduelle est essentiellement organique et biodégradable ; c’est un milieu carencé en azote et phosphore : le rapport DBO/N/P est de l’ordre de 100/1/0,1.

La charge polluante sera essentiellement variable en fonction des pertes de moûts, de bière, de drêches et de levures consenties au cours de la fabrication.

Les caractéristiques de cet effluent brut sont, par hectolitre de bière produite :

Caractéristiques Quantités (/hl produit) Moyenne
Volume 200 à 1 000 l 500 l
DBO 350 à 1 400 g 800 g
DCO 580 à 1 600 g 800 g
MES 300 à 800 g 600 g
pH 5 à 11 5,5

Choix du procédé

Pour les petites brasseries, dont les effluents représentent un faible flux en DCO, avec des effluents dilués et froids, les procédés utilisés sont souvent, après décantation, de type aérobie, des plus simples aux réacteurs couplés à une membrane en cas de déversement direct dans un milieu naturel sensible.

Pour les grosses brasseries industrielles, les effluents non dilués ont les caractéristiques générales suivantes :

  • une température d’environ 30 °C ;
  • un pH faiblement acide ;
  • une DCO de 4 g/l O₂ facilement biodégradable ;
  • des MES faibles à 300 à 700 mg/l ;
  • peu de variations.

Le procédé anaérobie s’impose alors comme prétraitement avant rejet vers la station aérobie de l’usine ou de la communauté urbaine. Les procédés à boues granulaires sont bien adaptés et donnent entière satisfaction. La température peut être relevée par un système de réchauffage au gaz naturel ou au biogaz. Le lit de boue est composé de granules peu minéralisées dont la concentration atteint 50 g/l. La stabilité de celui-ci est confirmée par des vitesses de sédimentation supérieures à 50 m/h.

Les charges réellement appliquées sont généralement inférieures à 10 kg de DCO par mètre cube de réacteur et par jour.

Exemple de la Brasserie de Saverne

Une vue d’ensemble de la station de pré-traitement est présentée sur la photo ci-dessous.

La Brasserie de Saverne a une capacité de production d’environ 5 000 hl par jour.

Pour 10 hl de bière finie on compte environ 2 m³ d’eau usée.

Les caractéristiques générales des effluents sont de 4 g/l de DCO, 500 mg/l de MES, une température de 30 °C et un pH de 5,5.

Après méthanisation la DCO est de 400 mg/l et les MES sont de 300 mg/l.

Le digesteur utilisé est un UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket ou lit de boue anaérobie à flux ascensionnel) de 300 m³ utiles avec 50 m² de surface et 6 m de haut. Deux séparateurs triphasiques permettent une bonne rétention des granules. L’alimentation par le bas se fait avec un débit de 50 m³/h (avec une recirculation partielle de l’effluent traité).

La production de biogaz est de 800 m³/j ou 250 000 m³/an avec 75 % de méthane, 20 % de CO₂ et 250 ppm d’H₂S.

[Photo : Brasserie de Saverne.]
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