Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Déchets – Élimination – Biodégradation“

La directive européenne 99/31/CE sur le stockage des déchets solides fixe des règles de gestion intégrée des déchets. Les pré-traitements mécaniques et biologiques (PTMB) des ordures ménagères doivent permettre de réduire les quantités de déchets stockés et de réduire la fraction biodégradable contenue dans les déchets. L’objectif fixé pour cette thèse a été d’évaluer l’influence des PTMB des ordures ménagères résiduelles sur leur comportement en installations de stockage des déchets. Pour atteindre cet objectif, le travail a été basé d’une part sur l’étude de l’efficacité des opérations de deux procédés industriel et semi-industriel de PTMB (au SDEE-Lozère et au CREED), d’autre part sur l’évaluation au laboratoire du comportement des déchets pré-traités en bioréacteurs de simulation de stockage avec ou sans recirculation de lixiviats. L’influence positive des PTMB des deux procédés est observée ainsi que l’effet de la recirculation sur tous les bioréacteurs
The European directive 99/31/CE on the storage of solid waste fixes the requirements of integrated waste management. By mechanical-biological pretreatment (MBP) of residual municipal solid waste it is possible to reduce the quantity of waste to be landfilled and the waste biodegradable fraction. The objective of this PhD thesis was to evaluate the influence of the MBP of residual municipal solid waste on their behaviour in landfill. In this purpose, the work was based on the one hand on the study of the effectiveness of the operations of two industrial and semi-industrial processes of MBP (at SDEE-Lozère and at CREED) and, on the other hand, on the evaluation of the behavior of pretreated waste in laboratory scale test landfill simulation reactor with and without leachate recirculation. The positive influence of the MBP of the two processes is observed as well as the effect of the recirculation on all bioreactors

Ce travail de recherche a pour objectif essentiel de définir des indicateurs d’évaluation de l’impact du dépôt des déchets solides de la ville de Kara sur la dégradation de la qualité des eaux de la rivière Kara. Cette définition est orientée vers les paramètres de la composition physique et chimique des déchets, de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux, de la capacité des sédiments à remobiliser la pollution accumulée. La caractérisation de la matière organique est particulièrement utilisée comme indicateur à la fois du comportement du déchet à la biodégradation et de la qualité des eaux de la rivière. Le test de lixiviation des sédiments en condition forcée de dissolution des éléments accumulés a permis d’évaluer leur capacité à remobiliser les éléments traces métalliques. Les déchets de la ville sont caractérisés par un fort pourcentage des fractions fine et extrafine. La répartition des différentes catégories a révélé une proportion de putrescibles caractéristiques des ordures ménagères des PED. Le comportement à la biodégradation des différentes fractions a confirmé l’état de fraicheur des déchets sortant des ménages et ceux collectés dans le centre ville et rentrant à la décharge. Le suivi spatio-temporel des paramètres caractéristiques de l’état physico-chimiques et bactériologique des eaux et des sédiments de la rivière a permis d’identifier la matière organique et les éléments comme des indicateurs pertinents d’évaluation de l’impact du dépôt des déchets sur la rivière
The focus of this research is to identify the indicators of the impact of municipal solid waste on the river Kara. The Physical and chemical composition of the waste, bacteriological and physical and chemical quality of water and the capacity of sediment to mobilize and transfer the pollutants, are considered to define these indicators. The organic matter is particular used to predict the biodegradation of the waste and evaluate the decrease of the water quality. The capacity of sediment to transfer the heavy metal is shown by leaching performed under conditions of forced dissolution. The waste of city from Kara contains one high proportion of the fine fraction and the percentage of the putrescible fraction is characteristic of the waste of countries in development. The test of biodegradation has confirmed the freshness state of the waste collected in households and the waste coming from service activities. The monitoring spatiotemporal of the bacteriological and physical and chemical parameters of the water and sediment has permitted to identify the organic matter and metal elements as one of the best indicators of the impact of the management waste on the river Kara

Le présent travail de thèse porte sur le traitement des ordures ménagères suivant trois filières : le stockage conventionnel, en Bioréacteur et le prétraitement biologique (PTB) avant enfouissement. La mise en place et le suivi de pilotes semi industriels a permis l’étude de la dégradation biologique du déchet durant le prétraitement aérobie et en conditions de stockage anaérobies. Le prétraitement biologique a permis une importante réduction du potentiel méthanogène du déchet à enfouir. Le suivi des émissions gazeuses a par ailleurs montré des émissions significatives de composés organiques volatils (COV). La recirculation de lixiviats pratiquée sur un déchet jeune a engendré un phénomène d’accumulation de polluants. L’effet bénéfique de la recirculation sur la production de biogaz n’a pas été mis clairement en évidence. La mesure qualitative et quantitative des émissions liquides et gazeuses a permis d’établir des flux émissifs de polluants, ainsi que des bilans matière (Bilan de masse, hydrique, carbone, azote) relatifs à chacune des filières étudiées. La production de gaz à effet de serre, la génération d’odeurs et le comportement géomécanique du déchet en conditions de stockage ont été intégrées à la comparaison des trois filières. L’étude des données à l’émission des COV, notamment à l’aide d’outils statistiques, a contribué à une meilleure compréhension de l’origine et des processus d’émission de ces composés
The present work is dealing with three ways of MSW treatment : conventional landfill, bioreactor landfill and mechanical and biological treatment (MBT) prior landfill. The study of pilot scale experiments allowed the follow up of biological degradation of MSW in both aerobic (MBT) and anaerobic conditions (landfill). The aerobic treatment leads to a significant reduction of methane production potential of the wastes to be landfilled. The monitoring of gaseous emissions during the treatment shows an important volatile organic compounds (VOC) release. Leachate recirculation on fresh waste generates pollutants concentration. Beneficial effect of recirculation has not been clearly shown. Qualitative and quantitative measurements of liquid and gaseous emissions authorized the calculation of emission factors as well as mass balances (mass, water, carbon and nitrogen). Greenhouse gases and odours emissions and geotechnical behaviour of landfilled waste were also integrated in the comparison. The statistical assessment of VOC emissions contributes to a better understanding of generation and emission phenomena of such compounds

Les potentialités Fibrobacter succinogenes, l'espèce majeure du rumen, ont été utilisées pour la dégradation de végétaux et dans le cadre du projet MELiSSa créé par l'ESA. Dans un premier temps des cultures sur glucose nous ont permis de maîtriser notre procédé et de valider les techniques utilisées. Les cultures sur déchets végétaux (chou, soja et paille) par Fibrobacter succinogenes ont permis de mettre en évidence des cinétiques de dégradation différentes selon le substrat utilisé. Ensuite, les cultures sur un substrat issu d'une première dégradation par biométhanogenèse (projet MELiSSA), ont permis une amélioration du système et ont révélé des rendements de dégradation importants. La recherche d'un contaminant par biologie moléculaire a été menée pour expliquer la production de butyrate dans nos cultures. Enfin le programme "Anaerobic Waste Compartment Modelling and Simulation" nous a montré une très grande similitude avec les résultats expérimentaux

Apres une etude biliographique axee principalement sur la structure du bois et sur la reactivite chimique de l'ozone sur la lignine, l'influence de quatre parametres principaux -masse et humidite du solide, debit gazeux, concentration en ozone- sur la reaction de degradation de la lignine de sciure de peuplier par l'ozone, en lit fixe, est mise en evidence. L'evolution de la masse de lignine en fonction du temps d'ozonation a ete suivie pour differentes valeurs du debit gazeux et de la concentration en ozone. Une modelisation globale, basee sur l'ecriture de la vitesse de la reaction chimique et du bilan matiere sur l'ozone permet de rendre compte de l'evolution de la masse des reactants et des produits hydrosolubles en fonction du temps d'ozonation.

Le concept du stockage sanitaire évolue progressivement vers le concept de stockage durable ou « sustainable landfill » avec l'idée sous-jacente d'une gestion générationnelle des déchets. Elle consiste à ne pas transmettre de risque sanitaire d'une génération a l'autre. Pour y parvenir, deux procèdes d'accélération de la dégradation de la matière organique sont proposes: le prétraitement mécano-biologique et la recirculation des lixiviats. Ces deux procèdes visent a stabiliser les déchets stockes plus rapidement. Néanmoins, la notion de stabilité d'un déchet reste encore mal définie. L’objectif de cette thèse est de mettre au point une méthodologie de caractérisation multicritère : globale, chimique, biologique et thermique afin de décrire l'etat de la dégradation de la matière organique de manière objective. L’application de cette méthodologie sur différents déchets ayant subi divers traitements de stabilisation aérobie et sur déchets incubes en conditions simulées de stockage permis d'évaluer l'impact de ces procèdes sur la dégradation des déchets. D'autre part, l'analyse de données sur les différents déchets étudies, a mis en évidence les tests les plus pertinents pour défini l'état de dégradation de la matière organique des déchets
The concept of the sanitary storage rises progressively toward “sustainable landfill". The objective is to avoid transmitting sanitary risk from a generation to another. To meet this objective, two processed of acceleration of organic matter degradation are proposed: mechanical-biological pretreatment and leach ate recirculation. These two processes goal are to stabilize more quickly the stored waste. Nevertheless, the notion of waste stability is still not well defined. The aim of this PhD thesis is to finalize a multi criteria characterization methodology: global, chemical, biological and thermal one, in order to describe the organic matter degradation with objectivity. This methodology applied on different waste having undergone various treatments of aerobic and anaerobic stabilization has permitted to value the impact of these processes on the waste degradation. On the other hand, the data analysis on the different studied wastes has showed the most applicable tests to define the state of organic matter degradation of waste

L'un des objectifs de cette etude etait de proposer un test de traitabilite d'effluents industriels aqueux base sur la photooxydation uv directe couplee au suivi par spectrophotometrie uv de l'evolution de la matiere organique. Ce test a ete applique a differents effluents de l'industrie chimique et petrochimique et les resultats on ete compares a deux tests classiques de biotraitabilite. La comparaison des processus de photodegradation et de biodegradation montre qu'il est envisageable de modeliser la biodegradation des matieres organiques par le systeme photochimique presente (correlation > 0,95). Ainsi, l'etude du comportement d'un effluent donne vis-a-vis de la photodegradation pourrait permettre de prevoir son devenir au cours d'un processus de biodegradation. Ce test est couramment utilise au laboratoire d'une station d'epuration biologique industrielle (naphtachimie, lavera). Dans un second temps, le traitement de 18 effluents industriels avec des concentrations en cod variant de 1,5 a 100 g. L - 1 et 5 lixiviats de decharges urbaines (cod < 0,5 g. L - 1) a ete etudie. Compte tenu de la nature des effluents et des objectifs de traitement (rejet dans le milieu naturel, pretraitement ou postraitement et dilution dans le reseau d'assainissement urbain) fixes, differentes methodes de traitement on ete utilisees, notamment les procedes d'oxydation avancee. L'effet de la modification du ph, de la coagulation ou du melange des echantillons a ete etudie avant l'application des poa. L'utilisation des poa, principalement les systemes uv/h 2o 2 et uv/o 3, peut etre envisagee pour le traitement d'effluents industriels avec une charge organique elevee ou des lixiviats de decharge contenant des composes organiques refractaires a la biodegradation. La couleur apparente peut etre diminuee et la biodegradabilite augmentee. L'efficacite des poa depend de la concentration en oxydant, du ph, de l'intensite de l'irradiation et de la nature et concentration de la matiere organique.

Cette etude porte sur la biotransformation des hydrocarbures aromatiques polycycliques par des champignons filamenteux, en vue de l'utilisation de ces organismes pour le biotraitement de sols industriels. Dans un premier temps, les differentes techniques existantes de depollution sont presentees, ainsi que les champignons filamenteux, leurs principaux systemes enzymatiques de biotransformation, et les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Nous abordons ensuite la presentation des outils developpes pour mener a bien les etudes en sol industriel. Ces outils comprennent un systeme triphasique de screening qui a mis en evidence les aptitudes remarquables de trametes versicolor et de cunninghamella elegans a degrader les polluants. Nous presentons egalement une technique d'inoculation de la biomasse fongique dans les sols, et quelques parametres permettant de choisir les surfactants les plus adaptes a la solubilisation des hydrocarbures. Enfin, la degradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques est etudiee dans les sols industriels et agricoles artificiellement contamines. Les deux souches retenues ne degradent pas les polluants dans le sol d'une usine a gaz alors que les composes modeles sont mineralises dans le sol agricole. Dans tous les cas, les champignons sont dans un etat physiologique permettant la degradation. En reacteur destine au traitement de lixiviats, les laccases purifiees oxydent majoritairement le benzoapyrene en quinones, mais ne degradent pas les polluants contenus dans un extrait de sol industriel. En revanche, t. Versicolor cultive en fermenteur diminue de facon importante les quantites d'hydrocarbures dans le milieu. Nos resultats suggerent que certains champignons filamenteux presentent de bonnes aptitudes a transformer les hydrocarbures aromatiques polycyliques, mais que la faible disponibilite de ces polluants dans les sols industriels interdit pour l'instant leur degradation.

Cette thèse explore l'utilisation des procédés électrochimiques pour le traitement d'un lixiviat de décharge réel prélevé au centre d'enfouissement technique d'Alger. Ce traitement présente un défi majeur pour les méthodes conventionnelles en raison de la forte charge en matière organique difficilement biodégradable. Trois procédés électrochimiques, dont l'oxydation anodique (OA), l'électro-Fenton (EF), et l'électrocoagulation, ont été étudiés. Les objectifs incluent la mise en évidence des avantages et des limites de chaque procédé, ainsi que la compréhension des mécanismes impliqués dans le traitement de cet effluent complexe. Dans le cadre d'un projet de recherche collaboratif soutenu par le PHC Tassili (Algérie / France), les procédés d'OA et d'EF ont été évalués à l'échelle du laboratoire. L'OA avec une électrode en diamant dopé au bore (DDB) s'est révélée la plus adaptée pour éliminer la charge organique, bien que des limites aient été identifiées, notamment la consommation énergétique élevée (116 kWh m-3), l'élimination partielle de la charge azotée, et l'oxydation des ions Cl- en espèces indésirables. L'intégration de l'OA dans une filière de traitement a été envisagée, notamment en combinant l'OA avec l'électrocoagulation (EC) et un traitement biologique pour réduire la densité de courant et le temps de traitement. Cette approche a montré une élimination partielle de la charge organique avec une faible consommation énergétique (2,8 kWh m-3), bien que la gestion des boues reste une problématique. L'application de l'OA à 200 mA pendant 4 heures a augmenté l'efficacité de minéralisation à 65% et a amélioré la biodégradabilité de la charge organique résiduelle. Cette étape a également ouvert la voie à un couplage potentiel avec le bioréacteur à membrane sur le site d'Alger. En réduisant la charge électrique, la formation d'ions chlorates et perchlorates au cours du procédé d'OA a été fortement réduite. Une étude comparative a souligné la pertinence de l'utilisation de l'OA en tant que prétraitement. Les résultats sur site ont confirmé l'adaptabilité du bioréacteur à membrane pour une élimination efficace de la charge en azote. Ainsi, l'intégration d'un procédé d'EC et d'OA en amont du bioréacteur à membrane semble prometteuse pour réduire significativement la charge organique résiduelle, avec une réduction notable des concentrats formés lors des étapes ultérieures impliquant des procédés membranaires (nanofiltration, osmose inverse)
This thesis focuses on utilizing electrochemical processes for the treatment of actual landfill leachate from the municipal landfill site of Algiers. The challenge lies in the high concentration of poorly biodegradable organic compounds. Three electrochemical processes—namely, anodic oxidation (AO), electro-Fenton (EF), and electro-coagulation (EC)—were examined. The primary objectives were to assess the strengths and weaknesses of each process, understand the underlying mechanisms, and determine their optimal placement within a comprehensive treatment scheme, considering potential integration with biological treatment. The study was part of a collaborative project funded by PHC Tassili (Algeria/France).In laboratory-scale batch reactors, AO and EF processes were analyzed, comparing different anode and cathode materials to identify the most effective configuration for removing organic compounds from raw landfill leachates. AO with a boron-doped diamond anode (BDD) proved most suitable, achieving 81% removal of total organic carbon after 6 hours at 500 mA. However, drawbacks included high energy consumption (116 kWh m-3), partial nitrogen removal, and the formation of undesirable chemical species from chloride oxidation.The integration of AO into a comprehensive treatment scheme was explored to capitalize on its non-selective removal of organic compounds while addressing identified drawbacks. Combining AO with EC and biological treatment aimed to reduce current density and treatment time during the AO process. EC showed potential for a 40% partial removal of the organic load with low energy consumption (2.8 kWh m-3). However, sludge management posed challenges. Applying AO at 200 mA for 4 hours increased mineralization efficiency to 65%, and this treatment step enhanced the biodegradability of the residual organic load. Combining AO with the membrane bioreactor at the Algiers landfill site showed promise, reducing the formation of ClO3- and ClO4- ions significantly.Using AO as a pre-treatment before the membrane bioreactor emerged as a more promising strategy, optimizing energy consumption and minimizing the formation of ClO3- and ClO4- ions compared to post-treatment. The membrane bioreactor efficiently removed nitrogen load. Overall, a treatment train incorporating EC and AO as pre-treatment before the membrane bioreactor appears promising for reducing the residual organic load, potentially decreasing concentrates generated by subsequent membrane-based treatment steps