Élimination des Graisses et Huiles (FOG) : DAF, Flottation, Méthodes Biologiques

Réponse courte : Pour des FOG faibles (<50 mg/L), un séparateur de graisse (grease trap) simple est approprié, pour un niveau moyen (50-500 mg/L), un DAF (Flottation à Air Dissous), et pour la partie biodégradable, un UASB ou MBR est adapté. Dans les eaux usées à forte teneur en FOG (1000+ mg/L) comme celles des abattoirs et des usines laitières, la série DAF → MBR est la solution standard.

Qu'est-ce que le FOG et pourquoi pose-t-il des problèmes ?

FOG (Fats, Oils, Greases — Graisses, Huiles, Gres) sont des composés organiques hydrophobes présents dans les eaux usées sous forme d'émulsion ou libre. Ils sont examinés dans trois catégories principales :

• Graisses animales : Graisses de porc, de boeuf, d'huile de poisson — point de fusion élevé, faible solubilité
• Huiles végétales : Huile de tournesol, de maïs, d'olive — forte tendance à l'émulsion
• Huiles minérales : Huiles moteur, hydrauliques, de coupe — résistantes biologiquement, nécessitent un traitement avancé

Cinq principaux problèmes causés par le FOG :

1. Bouchage des égouts — se solidifie en refroidissant, formation de "sewer fatberg"
2. Défaillance des pompes et équipements — adhère aux vannes de changement d'émulsion
3. Inhibition dans le traitement biologique — forme un film à la surface, réduit le transfert d'oxygène
4. Gonflement des boues (bulking) — explosion de bactéries filamenteuses
5. Dépassement des limites de décharge — en général, la réglementation SKKY en Turquie impose une limite de 30-50 mg/L

Méthode d'élimination selon la concentration de FOG

1. Séparateur de graisse (Grease Trap / API Separator)

Méthode la plus basique de séparation de phase par gravité. Comme l'huile est plus légère que l'eau, elle remonte à la surface, l'eau se collecte en dessous, et les boues se déposent au fond. La conception à trois compartiments est courante.

Avantages : Faible investissement, exploitation simple, ne nécessite pas d'électricité.
Inconvénients : Ne peut pas retenir l'huile en émulsion, rendement limité (%40-70), nettoyage régulier requis.

HRT typique : 30-90 minutes. Obligatoire dans les sorties de restaurant (réglementations municipales locales).

2. DAF (Flottation à Air Dissous)

Standard industriel pour l'élimination des FOG. De l'air dissous est injecté dans l'eau sous pression (4-6 bars) ; lorsque la pression diminue, des micro-bulles (30-50 µm) se forment, adhèrent aux particules d'huile et les font remonter à la surface. La mousse à la surface (float) est éliminée par un racloir.

3 principales configurations DAF :

• DAF à flux complet : Toute l'eau usée est pressurisée — petites installations
• DAF à flux partiel : Seule la partie de l'eau de sortie est pressurisée — installation moyenne
• DAF à recirculation : Une partie de l'eau traitée est recirculée, pressurisée — grande industrie (la plus courante)

Amélioration des performances — assistance chimique :

• Coagulant : FeCl₃, alum — casse l'émulsion d'huile
• Floculant : polyélectrolyte (cationique) — formation de flocs
• Ajustement du pH : une plage de 5-6 perturbe la stabilité de l'émulsion d'huile

Rendement typique du DAF : Mécanique (sans produits chimiques) %60-80 ; assisté chimiquement %85-98.

3. Méthodes biologiques

La décomposition biologique des FOG est possible ; cependant, une approche multi-étapes est nécessaire :

3.1 Aérobie (MBR, MBBR, Boues Actives)

La décomposition biologique des FOG hydrophobes est lente car le contact avec la surface des micro-organismes est difficile. Les bactéries produisant l'enzyme lipase (Pseudomonas, Acinetobacter) décomposent d'abord l'huile en glycérol et acides gras ; ensuite, elle est absorbée par la cellule et métabolisée. Le rapport F/M doit être maintenu bas, et le SRT doit être long.

Avantage du MBR dans l'élimination des FOG : La membrane retient %100 des FOG particulaires comme barrière physique ; un MLSS élevé soutient la décomposition biologique. Le MBR est extrêmement efficace dans les abattoirs et les usines laitières.

3.2 Anaérobie (UASB, EGSB)

La solution la plus économique pour des FOG à haute concentration. Dans des conditions anaérobies, les bactéries méthanogènes convertissent les acides gras en méthane → production de biogaz. Courant dans les eaux usées de lait, de boissons, et d'huile de palme.

Rendement typique des FOG anaérobies : %70-90. Limitation : un excès de LCFA (acides gras à chaîne longue) entraîne une inhibition — un aliment contrôlé est requis.

Exemples d'applications sectorielles

Eaux usées d'abattoir (HAute FOG + N + KOİ)

Composition typique : FOG 1.000-3.000 mg/L, KOİ 3.000-8.000 mg/L, NH₄-N 100-300 mg/L, AKM 1.500-3.000 mg/L.

Processus recommandé :

1. Grille + tamis (os, plumes)
2. Réservoir d'équilibrage (HRT 8-12 heures)
3. DAF (assistance chimique, FeCl₃)
4. Anaérobie (UASB) — récupération de biogaz
5. MBR (élimination de l'azote configuration A2/O)
6. Désinfection UV

Usine de produits laitiers

Composition typique : FOG 200-800 mg/L, KOİ 1.500-6.000 mg/L (le lactosérum est plus élevé), AKM 500-2.000 mg/L. BOİ/KOİ > 0,7 — très adapté biologiquement.

Processus recommandé : Équilibrage → DAF → Anaérobie (UASB) → Aérobie (MBR) → RO optionnel (récupération d'eau).

Restaurant et cantine

FOG typique 100-500 mg/L. Généralement connecté au réseau municipal. Obligation locale : séparateur de graisse (grease trap) — volume minimum de 1500 L. Un vidage régulier (hebdomadaire ou bi-hebdomadaire) prévient le risque de bouchage des égouts.

Cinq erreurs pratiques dans l'élimination des FOG

1. Maintenir la taille du séparateur de graisse trop petite : Si HRT <30 min, le rendement tombe en dessous de 50%. Le calcul du débit de pointe est nécessaire.
2. Décharge d'eau chaude : L'eau à plus de 50 °C maintient l'huile en solution → passe à travers le séparateur. Un refroidissement préalable des eaux usées est nécessaire.
3. Négliger la mousse de surface : Si le float n'est pas régulièrement raclé dans le DAF, il se mélange à nouveau à l'eau. L'automatisation du racloir est critique.
4. Dosage chimique insuffisant : Le DAF mécanique ne peut pas retenir l'huile en émulsion ; le dosage de FeCl₃ ou d'alum fournit une augmentation de rendement de %20-30.
5. Donner directement à la biologie : Introduire des eaux usées avec 200+ mg/L de FOG directement dans le bassin de boues actives = gonflement chronique, perte de qualité de sortie. DAF préalable est obligatoire.

Quatre paramètres critiques pour la conception

• Ratio débit de pointe/débit moyen : Restaurant 5-10×, abattoir 2-3×, usine laitière 3-5×
• Ratio FOG/AKM : Si élevé, DAF chimique, si bas, mécanique suffisant
• Température : La sortie doit être en dessous de 35 °C (solidification de l'huile + séparation)
• Élimination du float : Le tonnage annuel de FOG retenu doit être calculé — soit compostage, soit utilisation de biodiesel

Conclusion

L'élimination des FOG est l'étape de prétraitement la plus souvent négligée mais la plus critique dans le traitement des eaux usées. Le choix du bon processus doit être fait en fonction de la concentration, du secteur et de l'objectif de récupération. Restaurant-hôtel : grease trap. Lait-boisson : DAF + anaérobie. Abattoir-poisson : DAF (chimique) + MBR. Dans tous les cas, un prétraitement des FOG doit être effectué avant le traitement biologique.

Guides connexes : Élimination du KOİ, Élimination de l'azote, MBR vs MBBR. Pour la caractérisation des FOG et la conception de processus spécifiques pour votre installation, notre équipe d'ingénierie Arsistek est à votre service.