Academic literature on the topic 'Azote et DCO réfractaire'

Résumé Il s’agit d’une étude préliminaire sur le traitement d’effluents de conditionnement de la seiche avant congélation en vue de réduire la charge polluante des rejets et de valoriser l’encre qu’ils contiennent. Deux types de procédés ont été mis en oeuvre : d’une part, la centrifugation, qui permet de fractionner la suspension d’encre de seiche entre un culot noir à DCO (Demande Chimique en Oxygène) élevée et un surnageant limpide et, d’autre part, l’ultrafiltration (UF) et la microfiltration (MF). Les flux de perméat obtenus par les deux procédés à membranes sont du même ordre de grandeur (25 à 30 L·h‑1·m‑2 sous 1,5 bar). La rétention moyenne en DCO est de 65 % et la rétention en COT (Carbone Organique Total) et azote protéique (NTK) de plus de 95 %. Cependant le colmatage irréversible de la membrane de MF conduit à préférer l’UF, plus facilement régénérable.

Résumé Les effluents liquides des huileries d’olive (margines) produits par le processus d’extraction d’huile d’olive sont les principaux déchets nuisibles de cette industrie. La caractérisation de ces effluents suivie de l’élimination de la matière organique (demande chimique en oxygène (DCO), des polyphénols totaux, de la matière en suspension (MES) et de la couleur), de la matière minérale (phosphates et azote ammoniacal) et des métaux lourds (zinc et fer) ont été expérimentalement étudiées à l’aide de la technique d’électrocoagulation en utilisant des électrodes en aluminium. Il est constaté que l’augmentation du temps d’électrolyse et de la tension électrique améliore le traitement de façon significative. Toutefois, la consommation simultanée d’énergie et des électrodes a été observée. Les résultats de ces analyses ont montré que les margines diluées cinq fois sont des effluents à pH acides (4,2), très chargés en matière organique (20 000 mg•L‑l de Demande Chimique en Oxygène (DCO)), en sels (Conductivité Électrique (C.E) = 3,6 mS•cm‑1), en azote ammoniacal (NH4+) (32 mg•L‑1), en orthophosphates (PO43-) (22 mg•L‑1). Elles contiennent également des quantités appréciables de métaux lourds, notamment le zinc (3,69 mg•L‑1) et le fer (13,80 mg•L‑1). L’évolution des paramètres physico-chimiques au cours du traitement par électrocoagulation montre que dans les conditions d’un temps d’électrolyse de 15 minutes et d’une tension électrique de 20 volts (correspond à 250 A•m‑2), la décoloration des margines diluées cinq fois est comprise entre 96-99 %, la réduction de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) est d’environ 80-85 %, la réduction des polyphénols totaux est d’environ 75-80 %, l’élimination des particules colloïdales (Matière En Suspension (MES)) peut atteindre 7-8 kg•m‑3, la réduction des orthophosphates est 94-99 %, la réduction de l’ammonium est 80-85 %,la réduction du zinc est 70-75 %, la réduction du fer est 71-76 %, la masse perdue des électrodes est 0,6-0,7 kg•m‑3 et l’énergie consommée est 12‑14 kWh•m‑3. Ces niveaux opérationnels optimaux permettent d’avoir une bonne dégradation des margines.

Résumé L’effluent de l’abattoir municipal de la ville de Meknès est caractérisé par une forte charge organique polluante et une coloration rouge due à la concentration élevée en sang. Les analyses physicochimiques et microbiologiques ont révélé des concentrations importantes en paramètres globaux de pollution, et une charge microbiologique marquée par la dominance des coliformes. La demande chimique en oxygène (DCO) moyenne est de 2 240 mg d’O2•L‑1. La concentration moyenne en azote total est de 290 mg•L‑1. Les orthophosphates sont à une concentration moyenne de 35 mg•L‑1. La matière extractible à l’hexane (MEH) varie entre 900 et 1 100 mg•L‑1. Les coliformes fécaux sont de 67•103 UFC•mL‑1. Le traitement par électrocoagulation-flottation utilisant des électrodes plates de fer, avec une tension électrique de 12 V et un temps de contact de 25 min, a donné de bons résultats. Il a permis l’abattement de 92,6 % de DCO, 76,2 % d’azote total, et 95,4 % des orthophosphates. Les MEH sont éliminées à 62,5 % grâce au phénomène de flottation favorisé par le dégagement des bulles d’hydrogène issues de la réduction de l’eau à la cathode, et le brassage de l’effluent par agitation dans la cellule électrolytique. Ce processus a permis également la décoloration de cet effluent, illustrée par une diminution de l'absorption à 450 nm supérieure à 90 %, et une diminution remarquable de l'absorbance UV à 254 nm, traduisant l’élimination de matière organique dissoute par des mécanismes d'oxydation électrochimiques. Les coliformes fécaux sont réduits de trois unités logarithmiques.

Au Burkina Faso, l’un des soucis majeurs demeure la gestion des eaux résiduaires dans les villes. Notre objectif a été d’étudier des procédés biologiques alternatifs destinés aux petites et moyennes collectivités et particulièrement adaptés aux conditions climatiques tropicales. Nous avons examiné les performances épuratoires de deux matériaux de filtration que sont le sable et un substrat de coco concassé (fibres de coco), sur des systèmes pilotes recevant des effluents issus d’un bassin anaérobie de lagunage. Les résultats montrent des performances croissantes de 93 % à 95 % sur la DCO (Demande Chimique en Oxygène) et un abattement moyen sur la DBO5 (Demande Biochimique en Oxygène) atteignant 99 %, avec la colonisation progressive du massif de sable par la biomasse. Avec le substrat de coco les rendements moyens sur la DCO passent successivement de 15 % à 51 % lorsque les charges hydrauliques varient de 20 à 60 L•m-2•j-1, du fait de l’extraction de composés phénoliques du substrat. Cependant, il présente la même efficacité que le sable pour l’élimination de la pollution biodégradable. Les rendements en azote Kjeldahl sont de 75 % et 84 % pour le substrat de coco et le sable respectivement, alors que le filtrat issu du substrat de coco n’a donné que 7 mg•L-1 en moyenne de nitrates. Dans le même temps, les concentrations en nitrates atteignent 40 mg•L-1 pour le massif de sable. Ce comportement du substrat de coco pourrait être attribué à la formation de complexes entre composés azotés et les tanins issus de ce matériau.

Résumé Des études portant sur l’épuration des eaux usées domestiques ont été menées sur une filière de trois bassins en série de lagunage à microphytes à la station expérimentale de l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2IE). Cette filière comporte : un bassin anaérobie (BA), un bassin facultatif (BF) et un bassin de maturation (BM). Des mesures d’indicateurs de qualité ont été effectuées pendant dix mois sur des échantillons prélevés suivant une fréquence bihebdomadaire pour certains et hebdomadaire pour d’autres. Les rendements épuratoires moyens atteignent 66 % pour les MES, 81 % pour la DCO et 87 % pour la DBO5. Le résiduel de MES de l’effluent traité répond, dans 76 % des mesures, aux normes de rejet recommandées par la directive de l’Union Européenne (< 150 mg L‑1). L’élimination du phosphore est faible et instable avec un rendement moyen de 17,2 % pour le phosphore total et 19,2 % pour les ortho-phosphates. La réduction de la pollution azotée atteint en moyenne 76 % en NTK et 38,4 % en azote ammoniacal. De manière globale, les teneurs résiduelles en azote et en phosphore restent assez élevées par rapport à la limite tolérable pour un rejet d’effluent dans un écosystème sensible à l’eutrophisation. L’abattement de la pollution bactérienne est important allant jusqu’à 4,9 ulog pour les coliformes fécaux; mais la teneur résiduelle moyenne (5,4 × 103 unités formant des colonies (ufc)/100 mL) reste tout de même supérieure à la directive OMS (≤ 1 000 ufc/100 mL) pour une réutilisation non restrictive en irrigation. Concernant la charge parasitaire, les études ont montré que la filière assure une élimination totale (100 %) des oeufs d’helminthes et des kystes de protozoaires.

L’industrie agro-alimentaire produit une quantité importante de résidus, ou co-produits, dont certains sont potentiellement valorisables. Dans cette étude, les écailles de cacao, un résidu de la fabrication du chocolat, ont été étudiées comme support de biomasse dans un biofiltre aérobie à co-courant ascendant. L’influence de divers paramètres (temps de rétention hydraulique (TRH), granulométrie du support, apport de nutriments, pH) a été vérifiée sur la performance d’élimination de la demande chimique (DCO) et biochimique (DBO5) en oxygène. Un support plastique (Kaldnes, K1) a été utilisé comme support contrôle de biomasse. Les écailles de cacao ont démontré un bon potentiel pour le traitement d’effluents agro-alimentaires fortement chargés (DCOtot 3000–6000 mg·L–1). Les résultats obtenus montrent que les performances épuratoires des écailles sont inférieures à celles du support plastique. Les écailles de cacao doivent également être remplacées à une fréquence d’environ une fois toutes les 2 à 3 semaines. Toutefois, les boues produites par le traitement, composées d’écailles usées et de biomasse, sont riches en azote et peu contaminées et sont donc potentiellement valorisables en agriculture ou par compostage.

Dans le cadre d'un traitement par lagunage naturel des lixiviats d'une décharge d'ordures ménagères broyées, nous avons procédé au cours d'un cycle annuel (mai 1998 à mai 1999) à des analyses biologiques et physicochimiques des eaux à l'entrée (lixiviat brut), dans les quatre bassins successifs et à la sortie du dispositif (lixiviat traité) avant son rejet dans le milieu récepteur (ruisseau Mont Bonnet). L'évolution spatiotemporelle de la qualité des lixiviats a été approchée par le suivi des fluctuations saisonnières de divers paramètres (température, conductivité électrique, pH, oxygène dissous, potentiel redox, chlorures, fer, manganèse, nickel, zinc, azote total, phosphore total, ammonium, DBO, DCO et chlorophylle a). Les résultats montrent deux périodes de dysfonctionnement de la station durant l'année. Un dysfonctionnement estival marqué par une chute du rendement épuratoire du fer, du manganèse et de la DBO, sous l'effet d'une diminution du potentiel redox et du surplus de matières organiques autochtones. Le deuxième dysfonctionnement, observé en hiver et au début du printemps, est caractérisé par une chute des rendements épuratoires pour l'ensemble des éléments chimiques suivis. Cette chute des rendements épuratoires est vraisemblablement liée à la diminution importante des valeurs de pH durant cette période.

Un écosystème aquatique sain est primordial pour la vie des produits halieutiques et une alimentation saine de la population. Ce travail se propose de faire une évaluation de la qualité du lac Azili dans la commune de Zangnanado. Les méthodes de spectrophotométrie d’absorption moléculaire et de membrane filtrante pour le dénombrement des germes sont adoptées. L’échantillonnage a été fait en novembre 2020 suivant quatre points (aval, amont, milieu du lac et proximité de l’île). Les résultats obtenus montrent une teneur en azote supérieure à 2 mg/l ; la teneur en phosphores supérieure à 1 mg/l ; la DBO5 varie de 5 à 18 mg/l; la DCO varie de 9.98 à 52.59 mg/l; la teneur en ammonium varie de 0.45 à 0.5 mg/l; la teneur en coliformes thermotolérants varie entre 60 et 3140 CT/100 ml; les teneurs en E. coli et entérocoques fécaux varient de 0 à 20 germes/100 ml. Les résultats issus de cette étude montrent que le lac Azili est à son début de pollution. Cette pollution du lac est due aux activités anthropiques. Des stratégies pour limiter la pollution doivent être mise en place pour éviter le pire dans le futur.

Un volet du projet de R&D « Medisa » piloté par la société publique locale Eau du Ponant concerne les possibilités de conversion de mesures de conductivité et de turbidité en concentrations en matières en suspension (MES), demande chimique en oxygène (DCO), demande biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5), azote Kjeldahl et phosphore total. Dans un premier temps, une analyse globalisée a été menée sur l’ensemble des 217 échantillons prélevés en temps sec et en temps de pluie au droit de six déversoirs d’orage situés sur le réseau unitaire de Brest Métropole. Elle permet d’identifier deux types de comportement des polluants associés aux fractions dissoutes et particulaires. Puis un indicateur de performance des relations de conversion a été élaboré, et a permis d’en comparer différents types de fonctions de conversion. L’ajustement de fonctions puissances permet une estimation raisonnable des paramètres réglementaires de pollution, sauf pour les valeurs les plus faibles, correspondant à des effluents très dilués. Enfin, une analyse plus détaillée a été menée pour évaluer les gains éventuels apportés par des relations spécifiques aux sites ou aux contextes hydrologiques (temps sec ou temps de pluie). Les résultats obtenus montrent que l’autosurveillance des rejets dans la rade de Brest peut s’appuyer sur une estimation des concentrations à partir de mesures en continu de conductivité et de turbidité, et être exploitée pour évaluer la conformité des rejets à un objectif exprimé en flux.

La présente étude consiste à tester les potentialités d'un hélophyte : le roseau (Arundo donax) à épurer une eau usée urbaine sous un climat aride. Le pilote expérimental est constitué de bacs de 115 litres de capacité, remplis sur une épaisseur de 5 cm de gravier et de 30 cm de sol (texture : limono-argilo-sableuse). Deux bacs sont plantés de jeunes tiges de roseaux. Deux autres bacs non plantés sont pris comme témoins. L'alimentation du système se fait exclusivement par des eaux usées urbaines en bâchées de 25 litres/jour et ce avec une fréquence régulière d'une fois par semaine. L'écoulement se fait par translation verticale à travers le substrat. L'eau de percolation est récupérée au moyen d'un drain placé à la base de chaque bac. L'étude du fonctionnement hydrologique des pilotes testés, a montré que le débit moyen à la sortie du lit planté (254 ml/min) est cinq fois plus élevé par rapport au lit non planté (51 ml/min). Ce qui permet soit de traiter un volume d'eau usée plus important ou bien de réduire la superficie nécessaire par équivalent habitant. En plus, il apparaît que la présence du roseau aide d'une part à prévenir le colmatage qui est un problème fréquent dans le sol non planté et d'autre part de maintenir une porosité suffisante pour assurer la percolation des eaux en traitement. Le suivi des performances épuratoires du système à roseau montre que ce dernier assure une élimination importante de la charge organique (MES : 91%, DCO : 72%). Il fournit des eaux épurées claires et limpides. Ces résultats sont comparables à ceux du sol non planté. La réduction de NTK est de l'ordre de 53% pour le lit planté contre 41% pour le sol nu. En général, le lit planté est plus efficace dans l'élimination de l'azote. Concernant l'élimination des ions ammoniums, le taux d'abattement moyen pour le lit planté est de 24%. Le sol non planté présente une surcharge de l'effluent à la sortie en ammonium (-17%). Le phosphore total et les orthophosphates subissent globalement un faible abattement avec des phases de relargage et d'autres d'abattement. L'abattement moyen obtenu par le système planté ne dépasse pas 28% et 10% respectivement pour le PT et les PO4. Dans le système non planté, il se produit un relargage de phosphore qui se maintient sur une longue période durant la 1ère année et qui se répète également en 2ème année de fonctionnement avec une intensité moins importante. L'abattement moyen obtenu est de -8% et -33% respectivement pour le PT et les PO4. En tenant compte des pertes d'eau par évapotranspiration, la correction effectuée a montré une nette amélioration des performances épuratoires surtout pour le sol planté où les pertes de volume sont considérables. Dans ce cas l'abattement moyen obtenu pour le lit planté est de 68%, 48%, 52% et 39% respectivement pour NTK, NH4, PT et PO4. Pour le sol non planté, les abattements sont plus faibles (NTK : 51%, NH4 : 3%, PT : 12%, PO4 : -8%). La présence du roseau dans le système planté assure donc une nette amélioration de l'abattement de la charge organique et des nutriments par rapport au sol nu. Cette amélioration est faible (3 à 7%) pour la DCO et les MES, par contre pour les nutriments, elle est beaucoup plus importante (17 à 48%). Concernant la charge parasitaire, les deux systèmes planté et non planté, assurent une élimination totale des œufs d'helminthes parasites. Pour les kystes de protozoaires, le système planté assure une réduction de 99,8%. Avec l'épaisseur du substrat testée, les risques de détecter des kystes de protozoaires à la sortie des systèmes plantés est à appréhender. Selon la norme de l'OMS, l'effluent de sortie du système est classé en catégorie B. Le roseau produit une biomasse importante qui atteint 176,5 tonnes/ha. La biomasse aérienne facilement éliminée par faucardage est de 85,3 T/ha. Le taux d'azote et de phosphore exporté avec cette biomasse atteint 98,54 et 4,15 g/m2 respectivement. Ces taux retenus au niveau des parties aériennes représentent 12% de la charge reçue par le système en azote et 3% de la charge reçue en phosphore.

Le traitement des boues générées dans les stations d’épuration représente un enjeu majeur d’optimisation globale énergétique et de flux de matières. Parmi les procédés émergents, les traitements thermiques de boues peuvent conduire à divers avantages : production de méthane plus élevée en digestion anaérobie, meilleure déshydratabilité en centrifugation ou hygiénisation des boues. Ils produisent cependant des composés bioréfractaires au travers des réactions de Maillard. Ces composés appelés mélanoïdines sont des polymères issus de processus de chimie combinatoire. Ils sont de poids moléculaires élevés, très insaturés, azotés et de structures très variées. Leur caractère bioréfractaire et soluble conduit à une absence de leur dégradation dans la filière eau de la station d’épuration et une augmentation significative de la DCO et du NTK en sortie.A partir de ces considérations, les questions auxquelles la thèse devait répondre sont les suivantes :- Comment quantifier et qualifier les composés réfractaires générés par les procédés thermiques ?- Comment dégrader ou mieux rendre biodégradables les composés réfractaires générés par les traitements thermiques ?Dans la première partie de la thèse, une méthode analytique a été développée pour caractériser les mélanoïdines. La méthode s’appuie sur une analyse par chromatographie à exclusion stérique (UPLC-SEC) avec détection par absorbance UV et fluorescence. Le couplage des résultats obtenus avec du traitement de données statistiques par analyse en composante principale et réseau de neurones mène à une approche innovante de la caractérisation de ces composés.Après validation, la méthode a montré sa capacité de différenciation des composés réfractaires entre eux et par rapport à des composés biodégradables pour des surnageants de boues de deux stations (110000 et 950000 EH) traitées thermiquement. Il a ainsi été montré que les boues biologiques produisent jusqu’à 2 fois plus de composés réfractaires que des boues primaires lors d’un traitement thermique. De plus, la structure des composés réfractaires formés dépend de la température et de la station d’origine des boues.Dans la deuxième partie de la thèse, le traitement et/ou l’amélioration de la biodégradabilité des composés réfractaires issus du traitement thermique par ozonation ou électro-oxydation ont été étudiés.L’étude d’ozonation a été menée au travers d’un plan d’expérience qui a permis de quantifier et caractériser l’impact du pH et des concentrations en DCO bioréfractaire, biodégradable et en N-NH4+ sur la transformation des molécules réfractaires. Les résultats ont montré que l’ozonation améliore nettement la biodégradabilité mais les performances observées sont influencées par la valeur du pH et la concentration en DCO réfractaire : la dose d’ozone nécessaire peut varier d’un facteur 2 à 3 en fonction des valeurs de ces paramètres. Enfin, la méthode UPLC-SEC développée permet d’identifier les structures chimiques et catégories de molécules conduisant à la prédiction de la biodégradabilité des échantillons en cours d’ozonation.L’électro-oxydation est une technologie encore peu déployée à échelle industrielle. Sur électrode en Diamant Dopé au Bore (DDB) dans un premier temps, le traitement de nos matrices par électro-oxydation montre qu’une minéralisation totale de la DCO et azote est possible. Par la suite d’autres essais ont été menés avec différents matériaux d’électrode et ont montré des résultats encourageants.Les deux technologies d’oxydation présentent donc des potentiels d’abattement de DCO et d’azote organique supérieurs à 70%, réduisant nettement les retours de composés réfractaires en tête de station d’épuration et permettant à celle-ci de respecter les normes en vigueurs.Dans une troisième partie de la thèse, une discussion analyse les avantages et inconvénients des technologies, montre des perspectives intéressantes à explorer pour approfondir les connaissances développées dans la thèse
The treatment of sludge produced by wastewater treatment plants (WWTP) represents a major challenge for the optimization of energy consumption and material flows. Among emerging processes, thermal treatments have many interests: increased methane production in anaerobic digestion, improved dewaterability by centrifugation and hygienization of sludges. However, they produce biorefractory organic compounds, also called melanoidins, through Maillard reactions. Those very diversified compounds are characterized by a high molecular weight, a polymeric and unsaturated structure, and a high nitrogen content. Their refractoriness prevents their biodegradation in common WWTP biological processes, leading to an increase of COD and TKN in the plant discharge.This thesis aimed to answer two main questions:- How to quantify and qualify biorefractory compounds formed by thermal processes?- How to degrade or to enhance the biodegradability of biorefractory compounds formed by thermal processes?First, an analytical method has been developed to characterize melanoidins, based on size exclusion liquid chromatography with UV and fluorescence detection (UPLC-SEC-UV-Fluo). Statistical treatment of the data by artificial neural network and principal component analysis led to an innovative characterization of melanoidins.Centrates of thermaly treated sludge from two WWTP (110,000 and 950,000p.e.) were studied. The method displayed a good ability to differentiate refractory compounds from each other and from biodegradable compounds.Our study exhibited that biological sludge produces twice as much refractory compounds than primary sludge. Moreover, the structure of refractory compound is linked to the process’ temperature and the sludge’s origin from, but it does not depend on the type of sludge thermally treated.Then, the degradation or biodegradability enhancement of refractory compounds by both ozonation and electro-oxidation was investigated.The ozonation was studied through an experimental plan to evaluate the impact of pH and concentrations of refractory COD, biodegradable COD and N-NH4+, on refractory molecules. Our results showed that ozonation can increase the biodegradability; its performances are influenced by pH and concentration of refractory COD. Optimal conditions can reduce the dose of ozone needed by two to three times. The UPLC-SEC-UV/Fluo method was then used to identify the chemical structures and the parameters predicting the biodegradability of refractory compounds during ozonation.The feasibility of electro-oxidation of refractory compounds was first assessed with a boron doped diamond anode. As a result, a complete mineralization was achieved for both organic nitrogen and COD. Therefore, active anodes were tested and highlighted a biodegradability enhancement when adding chlorine as electrolyte.Both technologies demonstrated up to 70% of refractory COD and organic nitrogen removal, decreasing substantially their recycling to the head of the plant.In the last part, the whole UPLC-SEC-UV/Fluo characterization method has been discussed in its potential and with respect to the literature. Finally, the benefits and possible drawbacks of each oxidation technology and their implementation at industrial scale were discussed

Les depots de films minces obtenus principalement a partir d'une phase gazeuse sont utilises dans de nombreux domaines: semi-conducteurs, ceramiques, revetements divers. Dans le secteur de la micro-electronique ou le silicium demeure le materiau de base, il importe de realiser des dispositifs constitues d'heterostructures sous forme de films minces et d'ameliorer les interconnexions des circuits integres par le biais de depots de couches minces protectrices. Ce travail est consacre au developpement de methodes d'analyse par faisceaux d'ions (spectroscopie par diffusion elastique non coulombienne, spectroscopie par reaction nucleaire) permettant de caracteriser ces depots et d'optimiser leur elaboration. Nous nous sommes interesses a la determination des sections efficaces #1#2c(,), #1#4n(,), #1#6o(,) et #2#8i(,) et ainsi qu'a celle de la reaction #1#4n(,p) dans une gamme d'energie de 2 mev a 7 mev. L'exploitation de la reaction #1#4n(,p) a permis le dosage selectif de l'azote grace a la mise au point d'un systeme d'identification entre les particules alpha diffusees et les protons emis. Grace a ces resultats nous avons pu caracteriser les depots de sic obtenus par cvd reactive, en vue d'une croissance epitaxiale de sic, et etudier l'interface entre le carbure de silicium et le substrat de silicium (100). La confrontation des donnees obtenues par analyse par faisceaux d'ions, spectroscopie infrarouge et microscopie electronique a permis une modelisation de la croissance de cette couche tampon. Par ailleurs des depots de systemes ternaires me-si-n (me = re, w, ti, ta) obtenus par cvd a basse pression ont ete realises dans le but d'obtenir une barriere de diffusion pour le metal d'interconnexion (cuivre) dans les circuits integres. La determination de la stoechiometrie des systemes me-si-n a permis de situer ces composes ternaires selon leur stabilite dans leurs digrammes de phases respectifs. L'evolution de la teneur en azote des composes w-si-n a permis l'etude de leur stabilite en fonction des conditions de recuit