Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Produits résiduels organiques“

L'élimination de la matière organique et la réduction de volume des boues peuvent être obtenues par incinération, par oxydation sous pression en milieu humide ("wet air oxidation") ou par combustion en eau supercritique ("supercritical water oxidation"). Une étude en autoclave agité a permis de comparer sur une même boue d'épuration les performances des deux techniques d'oxydation voie humide et d'oxydation supercritique, en mettant l'accent sur les sous-produits résiduels en phase liquide et la composition de la phase gaz. Les résultats obtenus montrent que l'élimination de la DCO dépend fortement de la température: l'abattement de la DCO passe de 70 % à 235 °C à 94 % à 430 °C. L'azote organique de la boue est transformé en NH4+ mais seule une élimination limitée de l'azote totale est obtenue à 430 °C. Les sous-produits résiduels dans la phase liquide sont constitués en majorité d'acides gras, d'aldéhydes et de cétones, l'acide acétique étant prédominant. Hormis le CO2, les sous-produits gazeux majeurs formés par des réactions complexes comme la pyrolyse, le réformage et la méthanation sont CO, H2 et CH4. Dans les conditions supercritiques, tous les sous-produits gazeux sont fortement oxydés. L'augmentation de la température de traitement permet d'obtenir un résidu solide de plus en plus inerte, les cendres obtenues en conditions supercritiques contenant moins de 1 % de matière organique. Les performances des deux procédés étudiés laissent envisager leur développement à moyen terme comme voies alternatives d'élimination des boues.

Dans le Moyen-Ouest de la région de Vakinankaratra à Madagascar, les exploitations agricoles ont des besoins croissants en fertilisants et en fourrages, et dans le même temps de sérieuses difficultés économiques d’accès aux engrais minéraux et aux aliments de bétail. Cette étude a montré comment l’intégration agriculture-élevage (IAE) a permis de pallier en partie la difficulté d’accès aux intrants agricoles industriels et de contribuer à l’intensification agricole. Des enquêtes auprès de 20 exploitations agricoles ont été menées. A l’aide d’analyses en composantes principales et d’une classification sur la base de treize variables, trois structurelles (superficie cultivée, nombre de bovins, nombre de mains-d’oeuvre familiales) et dix fonctionnelles (production de fumure organique, achat de fumure organique, achat de fertilisants minéraux, épandage de fumure organique, rendement en riz pluvial, rendement en maïs, disponibilité de résidus de cultures, valorisation de résidus de cultures, complémentation de l’alimentation des bovins, durée de pâturage), cinq types d’exploitations ont été caractérisés : un type de petites exploitations avec un niveau d’IAE fort, deux types d’exploitations de taille moyenne avec un niveau d’IAE moyen et faible, et deux types de grandes exploitations avec un niveau d’IAE moyen et faible. La complémentation de l’alimentation des bovins, le nombre de bovins et la durée de pâturage ont le mieux discriminé les exploitations. Les besoins alimentaires énergétiques et protéiques des bovins étaient couverts à l’échelle de l’année pour toutes les exploitations. Les exportations d’azote par les cultures étaient compensées par les apports dans les exploitations au plus fort niveau d’IAE. En conclusion, dans ce contexte d’accès très limité aux intrants industriels, les producteurs se sont tournés vers des stratégies d’IAE, d’une part, pour allouer la fumure organique produite sur les cultures exigeantes (riz et maïs) et, d’autre part, pour couvrir les besoins alimentaires des animaux.

Sur la base d'études microbiologiques expérimentales réalisées sur différents réseaux de distribution d'eau potable en France, un modèle de la dynamique des bactéries et du carbone organique biodégradable (CODB) a été développé ( le modèle SANCHO). Les processus suivants ont été pris en compte : - l'hydrolyse bactérienne exoenzymatique de la matière organique et la croissance des bactéries libres et fixées, à partir des produits des hydrolyses ; - la mortalité des bactéries, source de relargage de matière organique ; - les interactions entre les surfaces internes des canalisations et les bactéries avec un processus d'adsorption réversible ; - la consommation de chlore par réaction avec la matière organique et l'effet du chlore libre sur l'activité des bactéries en suspension et fixées qui a été déterminé expérimentalement. Le modèle calcule, en considérant les cinétiques présentées ci-dessus, les variations spatiales à l'état stationnaire du CODB, du résiduel de chlore libre, de la biomasse bactérienne libre et fixée. Ce calcul s'effectue pour une masse d'eau circulant durant des temps connus dans des canalisations de diamètres décroissants. Afin de valider ce modèle, des comparaisons entre les résultats expérimentaux et calculés par le modéle ont été effectuées pour deux réseaux de distribution différents. Un bon accord est observé entre les résultats expérimentaux et ceux calculés pour les situations présentées qui sont caractérisées par des teneurs très différentes en chlore et en CODB dans l'eau alimentant les réseaux. Une fois validé, ce modèle peut être utilisé afin de prédire l'effet de certaines modifications de la qualité de l'eau alimentant un réseau sur la dynamique bactérienne au sein de ce réseau. Il permet de définir la qualité de l'eau requise en sortie de filière afin de respecter une qualité souhaitée dans tout le réseau de distribution.

Dans la présente étude, nous montrons l'évolution de l'eau dans un réseau de distribution. Ce réseau a été construit dans les années 70 à l'aide de conduites d'acier ou de fonte ductile munies d'un revêtement intérieur de ciment. Il est alimenté par des eaux de très bonne qualité qui circulent d'abord dans une suite de conduites maîtresses (de 2 700 mm à 900 mm) jusqu'à un secteur de petites conduites maillées (200 et 300 mm). Des échantillons d'eau ont été prélevés à 14 reprises durant une année, le long de la conduite maîtresse (le temps de séjour y varie de 0 h à 13,6 h) et dans le secteur de petites conduites (de 13,6 h à 18,4 h). Nous avons mesuré la température, le pH, plusieurs sous-produits de désinfection dont les trihalométhanes et les aldéhydes, le carbone organique total et biodégradable ainsi que les concentrations de bactéries hétérotrophes aérobies et anaérobies facultatives (BHA) et les comptes directs totaux mesurés en épifluorescence. Le réseau a très peu d'effet sur l'évolution des sous-produits de désinfection. En effet, les résultats obtenus à partir des échantillons témoins (eaux traitées conservées dans un flacon propre à la même température que dans le réseau) sont semblables à ceux obtenus à partir des eaux prélevées dans le réseau de distribution. Les concentrations de bactéries ainsi que les concentrations de CODB sont assez stables dans le réseau. Il est intéressant de noter qu'il y a de 0,2 à 0,45 mg/l de CODB, ce qui est supérieur à la concentration minimale de 0,15 mg/l requise pour la croissance des bactéries. Par contre, le chlore résiduel libre est toujours supérieur à 0,20 mg/l. Une seule exception, le 11 juillet 1994, dans le secteur de petites conduites, le chlore résiduel a baissé jusqu'à 0,16 mg/l. Durant cette journée, nous avons observé une légère augmentation des comptes directs totaux mesurés en épifluorescence.

L'intérêt croissant que les traiteurs d'eaux portent à l'élimination de la matière organique naturelle (MON) a abouti au développement de nouvelles technologies de traitement. Dans ce but, un prototype de nanofiltration à l'échelle industrielle (2 x 1400 m 3 j-¹) est installé à l'usine de Méry sur Oise depuis juillet 1992. Utilisé en traitement de finition après clarification et filtration sur sable, il alimente depuis février 1993 un réseau test de la commune d'Auvers sur Oise (6 000 hbts) en région parisienne. L'objectif de cette publication est de présenter quelques uns des résultats de caractérisation de la MON obtenus pendant 9 mois d'expérimentation (octobre 1992 à juillet 1993), et en particulier ceux concernant les rendements d'élimination de la matière organique naturelle et par voie de conséquence de la demande en chlore. Ces rendements sont généralement supérieurs à 90 % en termes de COD,CODB et d'absorbance UV à 254 et 270 nm éliminés. L'analyse des potentiels de réactivité avec le chlore (taux de chloration: 2,5 mg Cl2/mg C, temps de réaction: 72 heures, pH = 7,5, 20 °C) montre que le perméat est peu consommateur de chlore (demande en chlore < 0,2 mg l-¹ Cl2) et peu précurseur de chloroforme et de trihalométhanes (PFCHC13 < 3 µg l-¹, PFTHM < 11 µg l-¹). Les rendements d'élimination des PFTHM et PFTOX sont généralement supérieurs à 90 %. L'analyse spécifique des constituants majoritaires du perméat montre que les acides aminés totaux (hydrolyse acide puis dérivation à l'OPA/HPLC) constituent une proportion importante du COD (25 à 60 % selon les saisons). Ces composés représentent la quasi totalité de la demande en chlore du perméat si l'on se réfère aux données bibliographiques. Compte tenu de ces résultats, la nanofiltration apparaît comme un excellent procédé de traitement de finition des eaux à potabiliser. En effet, bien qu'elle constitue une barrière de sécurité contre les germes pathogènes, la très faible charge organique du perméat obtenu par nanofiltration (COD~0,15 à 0,3 mg l-¹ C, CODB<0,1 mg l-¹ C) rend plus aisée la maîtrise du résiduel de chlore (lorsqu'une chloration est nécessaire pour maintenir la qualité de l'eau dans les réseaux) et constitue une limitation importante de la formation des sous-produits de chloration.

Pour limiter la formation de composés organohalogénés des eaux traitées et la reviviscence bactérienne des réseaux, il est important d'éliminer la majeure partie du carbone organique dissous (COD) et du carbone organique dissous biodégradable (CODB) contenus dans les eaux naturelles. Des travaux récents nous ont permis de montrer que la nanofiltration est une technologie de choix pour répondre à ces contraintes. L'objectif de cet article est de présenter à partir de travaux de laboratoire un inventaire détaillé du carbone organique résiduel d'un perméat prélevé le 21/04/93 sur le prototype industriel de nanofiltration de Méry/Oise en banlieue parisienne. Pour atteindre cet objectif il a été nécessaire de mettre en œuvre des 'techniques analytiques impliquant l'utilisation de la chromatographie liquide haute performance (CLHP) et de la chromatographie en phase gazeuse (CG) soit équipée d'un détecteur à ionisation de flamme (FID) ou d'un détecteur à capture d'électrons (ECD), soit couplée à la spectrométrie de masse (SM). Les résultats obtenus ont montré que le COD du perméat étudié est constitué d'environ 60% d'acides aminés libres et combinés, de 7% d'aldéhydes et de 10 à 20% de composés divers identifiables en CG/SM. Ces derniers composés comprennent majoritairement des acides gras aliphatiques et des acides aromatiques de faibles masses. La concentration de chacun de ces composés a été estimée à 0,3 µg l-¹ C. On peut raisonnablement penser, d'après la bibliographie que les hydrates de carbone (non analysés dans cette étude) représenteraient une part importante de COD du perméat. En outre, cette étude a montré que la part prise par les acides aminés totaux dans le CODB du perméat est importante. Seul le tiers des potentiels de formation d'organohalogénés totaux (PFTOX) a été identifié comme étant des trihaloméhanes (THM) et des acides haloascétiques. Toutefois, étant donné que les acides aminés totaux représentent à eux seuls la quasi totalité de la demande en chlore du perméat, les autres sous-produits de chloration non identifiés seraient probablement des nitriles chlorés, des chloramines et des chloroaldéhydes qui sont parmi les principaux intermédiaires réactionnels de la coloration des acides aminés.

<p style="text-align: justify;">La fermentation méthanique s'est rapidement implantée dans le secteur agroalimentaire pour le traitement et la valorisation énergétique des effluents.</p><p style="text-align: justify;">Une revue bibliographique fait le point sur les nouvelles technologies de fermentation qui ont considérablement évoluées. L'état de l'art de la méthanisation dans ce domaine industriel est également présenté.</p><p style="text-align: justify;">L'industrie viti-vinicole (distilleries), par les fortes charges organiques émises en distillation et ses besoins énergétiques, est doublement concernée par la méthanisation. L'analyse de la faisabilité biologique et du potentiel énergétique à partir des divers résidus liquides (vinasses) et solides (marc) montre l'efficacité de la méthanisation en dépollution (80-90 p. 100 de la DCO) et souligne l'intérêt de la production de méthane qui peut couvrir près de la moitié de l'énergie consommée par la distillation.</p><p style="text-align: justify;">+++</p><p style="text-align: justify;">The methane fermentation has been fastly developed in agricultural and food industries for wastes treatment and energy production.</p><p style="text-align: justify;">A bibliographic review takes stock of new fermentation technologies which have made important progress. The present state of the anaerobic plants in the agro-industrial field is also presented.</p><p style="text-align: justify;">Wine distilleries, by there high organic strength wastes and energy needs for distillation, are doubly concerned by anaerobic digestion. The biological feasability and the energy potential analysis from liquid (stillages) and solid (pomace) wastes show the efficiency for purification (COD eliminated : 80-90 p. 100) and the interest of methane production which represents about half of distillation energy consumption.</p>

L’objectif de cette étude est de proposer, par approche intégrée, une voie de gestion des déchets agro-industriels : halieutique, avicole, agrumicole. La valorisation énergétique du point de vue de la production de biogaz et aussi la valorisation du digestat qui en découle sont étudiées. Dix mixtures sont établies dans le cadre d’un plan simplexe-centroïde, leur digestion anaérobie dure environ 5000 min, suffisante pour atteindre la stabilité. L’évolution de plusieurs paramètres physico-chimiques tels que le pH, la conductivité, la matière sèche est déterminée. La conversion du carbone organique total (COT), le phosphore (P) et l’azote (NT) sont étudiés et modélisés par les surfaces d’isoréponses. Les contrôles microbiologiques pour vérifier l’hygiénisation des digestats sont menés. Le volume de biogaz produit pour les différents mélanges est mesuré en fonction du temps en utilisant la méthode du liquide déplacé. Finalement, le digestat est valorisé dans la fertilisation des sols agricoles, pour cela des tests de fertilisation sont ainsi conduits sur des cultures de poivrons (Capsicum annum). Les résultats montrent qu’il est possible de générer, après processus de digestion anaérobie optimale, un digestat, intéressant pour une application dans la fertilisation des sols agricoles, hygiénique par l’absence des micro-organismes d’altération, riche en azote, phosphore, potassium, caractérisé par un pH idéal pour la culture de poivrons.

D’après une étude menée par Institut Togolais de la Recherche Agronomiques en 2018, 300 mille tonnes de tiges de cotonniers sont produites au Togo mais ne sont pas valorisées. Ces résidus agricoles constituent un encombrement pour les espaces cultivables et voire un risque environnemental lorsqu’ils sont brûlés. L’objectif de ce travail était de valoriser les tiges de cotonniers en les transformant en biochar pour l’amendement des sols cultivables. Le biochar obtenu dans ce travail est élaboré en mettant les tiges de coton dans un réacteur artisanal pendant 3 heures. L’échantillon a été constitué en rendant en poudre le biochar élaboré. Les paramètres physicochimiques permettant d’apprécier la qualité du matériau élaboré ont été déterminés avec des méthodes normées. Les résultats révèlent la teneur en matière organique de 82% et 47,67% en carbone organique. Le pH obtenu était basique dans l’ordre de 10,14. Ce paramètre permettra de corrigé le pH des sols acides. L’analyse au spectrophotomètre d’absorption atomique a permis de trouver les teneurs suivantes : l’azote 1324,25 mg/kg ; le potassium 1054,05 mg/kg ; le magnésium 892,87 mg/kg ; le calcium 2647,64 mg/kg et l’azote 622,47 mg/kg. La présence de ces éléments dans le biochar servira d’apport minéraux au plantes. On note la présence de quelques éléments traces métalliques dans le biochar tels que Cu (1,54 ± 0,33 mg/kg) ; Ni (0,16 ± 0,28 mg/kg) ; Pb (0,34 ± 0,20 mg/kg) et Fe (128,79 ± 17,31 mg/kg). Les teneurs des éléments traces métalliques étaient inférieurs aux normes en vigueur. En se basant sur les paramètres analytiques, le biochar élaboré présente de bonnes caractéristiques pour un amendement dans les sols agricoles. English title: Artisanal production of biochar from Togo cotton stems : analysis of its quality for use in organic soil improvers According to a study conducted by the Togolese Institute of Agronomic Research in 2018, 300 thousand tons of cotton stems are produced in Togo but are not valorized. These agricultural residues constitute a congestion for cultivable areas and even an environmental risk when burned. The aim of this work is to valorize cotton stems by into biochar that could be used in agriculture for soils improvement. The biochar obtained in this work was made after carbonization in a homemade reactor for 3 hours. The sample was formed by powdering the biochar prepared. The physico-chemical parameters for assessing the quality of the material developed were determined using standardized methods. The results reveal the organic matter content of 82% and 47.67% organic carbon. The pH obtained was alkaline in the order of 10.14. Analysis with an atomic absorption spectrophotometer revealed the following contents: nitrogen 1324.25 mg/kg; potassium 1054.05 mg/kg; magnesium 892.87 mg/kg; calcium 2647.64 mg/kg and nitrogen 622.47 mg/kg. We noticed the presence of some metallic trace elements in biochar such as Cu (1.54 ± 0.33 mg / kg); Ni (0.16 ± 0.28 mg/kg); Pb (0.34 ± 0.20 mg/kg) and Fe (128.79 ± 17.31 mg/kg). The contents of metallic trace elements were lower than the standards in values. The prepared biochar has good characteristics for improvement of soils.

Actuellement les possibilités de valorisation énergétique de la biomasse par les procédés biotechnologiques représentent une solution de choix pour l’utilisation des produits agricoles de faible valeur commerciale, les liquides des industries agro-alimentaires, les résidus de récoltes…. La valorisation de cette biomasse, en particulier de nature organique, se fait par différents procédés biotechnologiques. La région d’Adrar produit annuellement un tonnage important de dattes, environ 675 mille quintaux par an (D.S.A, 2008). Les dattes dites communes présentent une faible valeur marchande par rapport à Deglet Nour, Degla Beida et Ghars. Elles sont destinées à l’autoconsommation, l’alimentation animale ou à l’échange sous forme de troc vers le Mali et le Niger. Cependant aucune industrie de transformation de la datte, n’est implantée dans la région. Aujourd’hui grâce aux procédés biotechnologiques, il est possible de valoriser les dattes communes de faible valeur marchande et de mettre sur le marché local et international, une nouvelle génération de produits à hautes valeurs ajoutées tel que le bioéthanol. Dans cette optique, de nombreux essais de fermentation alcoolique à l’échelle de laboratoire sont lancés afin de fixer les paramètres suivants: le taux de dilution, la quantité de levures (Saccharomyces cerevisiae) et le temps de fermentation afin d’optimiser le procédé. Nous avons comparé le degré d’alcool brut de quatre variétés de dattes communes (Hmira, Tinacer et Kaciene) pour 200 g de pulpes de dattes. Nous avons obtenu après l’étape de distillation, les résultats suivants pour les trois variétés considérées: 22°, 19° et 18°.

Le recyclage des produits résiduels organiques (PRO) en tant qu'engrais agricoles se développe aujourd'hui comme une approche plus durable et plus écologique par rapport aux méthodes traditionnelles d'élimination des déchets. Cependant, l'épandage des déchets organiques pourrait libérer divers polluants tels que des composés organiques volatils (COV). Ces derniers présentent des effets néfastes sur l'écosystème et la santé humaine liés à la production d'ozone et peuvent servir comme précurseurs critiques d'aérosols organiques secondaires (AOS) dans l'atmosphère. La mesure des COV émis par les PRO est donc indispensable pour évaluer leur impact sur l'environnement et la santé humaine, ainsi que pour comprendre les mécanismes de formation des AOS associés, qui sont jusqu'à ce jour peu documentés.Nous avons étudié les émissions de COV de divers échantillons : des boues d'épuration, du fumier animal (vache, cheval, mouton et chèvre), des biodéchets de digestion ainsi que leurs produits d'oxydation en phase gazeuse dus aux réactions d'ozonolyse. Cette étude était faite grâce au développement d'un dispositif expérimental, composé de chambres de simulation atmosphérique combinées à des techniques de spectrométrie de masse tels que : la spectrométrie de masse à temps de vol par réaction de transfert de protons (PTR-QiTOF-MS) et de désorption thermique - chromatographie en phase gazeuse - spectrométrie de masse (TD-GC-MS) pour identifier et quantifier les émissions de COV de chaque échantillon. Ce dispositif a rendu possible la caractérisation des émissions de COVs et le suivi de processus de formation de nouvelles particules lors de l'ozonolyse. L'étude de la composition chimique des AOS a été effectuée en utilisant la spectrométrie de masse laser à deux étapes (L2MS).Nos résultats ont montré que les échantillons de boues d'épuration, de fumier animal et de biodéchets digérés émettent une large gamme de COV, avec plusieurs centaines de composés détectés et quantifiés. Les COV identifiés ont été classés en différentes familles chimiques : hydrocarbures, composés oxygénés, soufrés, azotés et "autres" (contenant des hétéroatomes distincts dans la formule moléculaire). Les échantillons de boues d'épuration ont émis un flux élevé d'hydrocarbures tels que les composés aromatiques (phénol, indoles et skatole), et les terpènes (isoprène, D-limonène, sesquiterpènes, etc.). Les composés oxygénés (par exemple, l'éthanol, la butanone, le crésol, l'acide acétique, le phénol) ont été fortement émis par les biodéchets de digestat et les échantillons de fumier. Des composés azotés (ammoniac, triméthylamine, scatole, etc.) et des composés soufrés (méthanethiol, DMS, DMDS, etc.) ont également été trouvés dans ce travail.Des émissions significatives de scatole ont été estimées à partir des biodéchets de boues d'épuration et de digestat non digérés. L'ozonolyse du skatole a entraîné la formation de 2-acétyl phényl formamide, identifié comme le principal produit obtenu. Le mécanisme de formation de nouvelles particules a été démontré. Nos résultats impliquent que pendant la propagation des PRO, le scatole est un important contributeur potentiel à la formation de nouvelles particules dans des conditions atmosphériques pertinentes. Les résultats de ce travail contribuent à faire progresser nos connaissances sur les COV et leur impact sur la formation des AOS. Ils pourraient également être utiles pour comprendre les caractéristiques des émissions des PRO, et concevoir des stratégies efficaces de contrôle des émissions
Recycling of organic waste products (OWP) as agricultural fertilizers is nowadays expanding as a more sustainable and eco-friendly approach compared to the traditional methods of waste disposal. However, OWP spreading may release various pollutants such as volatile organic compounds (VOC), which adversely affect the ecosystem and human health through ozone production and may serve as critical precursors of atmospheric secondary organic aerosols (SOA). The measurement of VOCs emitted by OWPs is therefore essential to assess their environmental and human health impact and, furthermore, to fundamentally understand the associated SOA formation mechanisms, which remain to date poorly documented. With this aim, we studied the VOC emissions from various sewage sludge (SS) samples, animal manure (cow, horse, sheep and goat) and digestate biowastes, along with their gas-phase oxidation products due to ozonolysis reactions. With the development of an experimental set-up consisting of atmospheric simulation chambers combined with mass spectrometric techniques, it has become possible to characterize the VOC emissions and follow the process of new particle formation (NPF) upon ozonolysis. We used proton transfer reaction quadrupole-ion-guide time-of-flight mass spectrometry (PTR-QiTOF-MS) and thermal desorption - gas chromatography - mass spectrometry (TD-GC-MS) techniques to identify and quantify the VOC emissions from each sample. In addition, we studied the chemical composition of SOA using two-step laser mass spectrometry (L2MS). Our results showed that sewage sludge, animal manure and digestate biowaste samples emitted a large spectrum of VOCs where 380, 385 and 221 compounds were detected and quantified, respectively. The assigned VOCs were classified into different chemical families: hydrocarbons, oxygenated, sulphuric, nitrogenated, and "other" compounds (containing distinct heteroatoms in the molecular formula). Sewage sludge samples were characterized by high emission flux of hydrocarbons such as aromatic compounds (phenol, indoles and skatole), terpenes (isoprene, D-limonene, sesquiterpenes, etc.). Oxygenated compounds (e.g., ethanol, butanone, cresol, acetic acid, phenol) were highly emitted from digestate biowastes and manure samples. Nitrogenated compounds (ammonia, trimethylamine, skatole, etc.) and sulphur compounds (methanethiol, DMS, DMDS, etc.) were also found in this work. Significant skatole emissions were estimated from undigested SS and digestate biowastes. The ozonolysis of skatole resulted in the formation of 2-acetyl phenyl formamide identified as the main skatole ozonolysis product. The NPF mechanism was demonstrated. Our findings imply that during OWPs spreading, skatole is an important potential contributor to the formation of new particles under atmospherically relevant conditions. The results of this work would advance our knowledge of VOCs and their impact on SOA formation and would be helpful in understanding the OWP emission characteristics and designing effective emission control strategies

The present project had for objective the study of the compressibility of the organic materials, namely the consolidation and the long-term fluage of the sludge paper. The purpose consists in demonstrating the technical feasibility of this new geotechnical material generated during the operations of recycling of the paper and which is used in the covering of the parks with residues mining to control acid mining drainage, and in the final sanitary covering of nuclear dumps. Held account that these residues are constituted mainly by some organic matter, this last one evolves in the time under the process of the biodegradation, this phenomenon is translated by a loss of mass which has two constituents: A loss of mass by lixiviation further to the drainage of the water on the membrane formed by these sludge paper and a loss of mass by production of gases, such as the dioxide of carbon, the methane and the oxygen in weak proportion. This process of biodegradation which is dependent on several parameters as the percentage of the organic matter in residues, their moisture contents, their saturations, their permeability etc., is going to affect the long-term creep. Indeed it participates in the increase of the creep, so the final collapse of these sludge paper will be increased. One noted during a follow-up more than 3 years, than the final collapse of both types of residues (Kingsey Falls and Perkins), under a load of 10 KPa, was of the order of 22%, and than chief warrant officer part of this collapse was explained by the loss of mass by lixiviation. Finally, in spite of the impact of this phenomenon of biodegradation, the use of this new geotechnical material seems very promising, because she allows better one valuation and management of an enormous quantity of sludge paper generated by the industry paper-maker in Quebec.

L'objectif de ce travail est d'expliquer la formation des pms refractaires et de caracteriser ces produits quantitativement et qualitativement lors du traitement d'une eru par boues activees. La premiere partie presente un bilan des connaissances sur des pms a la dco residuelle de boues activees. La deuxieme partie a permis d'evaluer la dco soluble produite dans la dco soluble residuelle de boues activees traitant une eru en mode continu. La troisieme partie presente la cinetique de la formation des pms lors de la degradation du glucose par boues activees en sbr. Dans la quatrieme partie et dans la cinquieme partie, la caracterisation quantitative et qualitative des pms et l'interpretation de matieres organiques dans une eru traite par boues activee. Toutes les experiences realisees ont demontre l'importance des pms formes lors du traitement d'une eau residuaire urbaine par boues activees

L'irrigation par les eaux usées est une pratique intéressante dans les régions arides et semi-arides où la ressource en eau subit une pression accrue. Cependant, cette pratique risque de contaminer les sols par des contaminants chimiques tels que les polluants organiques émergents comme les médicaments. Les mécanismes de transfert et de transformation de ces molécules sont encore peu connus. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les processus de biodégradation et de sorption des médicaments en conditions contrôlées, avec une réflexion dans le contexte de la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation. Nous avons exploité la signature chirale de l'antidépresseur venlafaxine (VEN) et de son métabolite humain majeur O-desméthyl venlafaxine (ODV) afin de discriminer le processus biologique et les processus abiotiques. Les résultats au laboratoire ont montré une corrélation entre le taux de biodégradation et le changement de fraction énantiomérique. La fraction énantiomérique de la VEN a été ensuite suivie à la sortie d'une STEP et dans une rivière recevant ce rejet, où un changement de la fraction énantiomérique a été observé, montrant l'intérêt de mieux développer cette approche pour des études de biodégradation in situ. Le processus de sorption des molécules cationiques VEN et ODV a été étudié avec deux approches, statique en batch et dynamique en colonne de lixiviation, avec une comparaison avec les molécules neutres carbamazépine et son métabolite trans-10,11-dihydro-10,11-dihydroxy carbamazepine. L'étude en batch a montré que pH et force ionique a influencé la sorption des molécules cationiques mais pas celle des molécules neutres. L'échange cationique pourrait ainsi jouer un rôle important dans la sorption des molécules cationiques. L'étude de la lixiviation a montré que les molécules neutres ont été plus mobiles que les molécules cationiques et elles sont susceptibles de contaminer l'eau souterraine dans le cas de l'irrigation par des eaux usées
Wastewater irrigation represents great interest in arid and semi-arid regions where water demand is important. However, wastewater irrigation results in, for example, soil contamination by emerging organic pollutants such as pharmaceuticals. Transport and transformation mechanisms of these substances are still poorly understood. The objective of this thesis was to study the processes of biodegradation and sorption of pharmaceutical products in laboratory experiments, with a special reflection in the context of wastewater irrigation. Firstly, we exploited the chiral signature of the antidepressant venlafaxine (VEN) and its major human metabolite O-desmethyl venlafaxine (ODV) in order to discriminate the biological processes from other processes. Laboratory experiment showed a correlation between the biodegradation rate and the change in enantiomer fraction. The VEN was then monitored at the outlet of a WWTP and in the river receiving the discharge. A change in enantiomer fraction showed the interest for a better development of this application to investigate in situ biodegradation. Secondly, the sorption of cationic molecules VEN and ODV, as well as the neutral molecules antiepileptic carbamazepine and its human metabolite trans-10,11-dihydro-10,11-dihydroxy carbamazepine, was studied in batch and soil column leaching experiments. The pH and ionic strength conditions in batch experiment influenced the sorption of VEN and ODV, while there was little impact for neutral compounds. The cationic exchange should play an important role in the sorption process of cationic molecules. Leaching study showed that neutral compounds are much more mobile than cationic compounds; therefore they may contaminate groundwater in the case of wastewater irrigation