Bouras, Abderafik
Bouras, Abderafik
Bouras, Abderafik
Domaine
Science de la matière
Mémoire de Master
Option
Chimie de l’Environnement
Thème
2015/2016
Dédicaces
Il existe dans le monde des êtres chers, à qui nous leur devons
pourrait être accompli pour leur rendre tout ce qu’ils nous ont
t’accorde longue vie et santé pour que tu sois heureuse et très fière
de moi ;
A mon père, qui n’a jamais cessé de croire en moi. Toi qui a sacrifié
Rafik
Dédicaces
A mes très chers parents qui je remercie énormément pour
leurs soutiens et leur sacrifice et encouragement durant
toutes ces années.
Nassim
Remerciements
Ce travail a été réalisé au laboratoire de Master Chimie de
Maître Assistant (A) à l’Université de Tizi Ouzou, pour l’intérêt qu’il a porté
dans la recherche, sa rigueur pour le travail bien fait et les conseils dont on a
département (Rabea, Kamélia, Dahbia, fazia), qui nous ont apporté une aide
gratitude.
SOMMAIRE
Référence bibliographique
Annexe
Liste des figures
Chapitre I
Chapitre II
Chapitre III
Figure III.1 : Point de prélèvement de notre échantillon dans le bassin de lixiviat de centre
d’Enfouissement Technique de CORSO .......................................................... 36
Figure III.2 : Description de dispositif expérimental (jar test) ................................................. 39
Figure III.3 : Bioréacteur ......................................................................................................... 40
Figure III.4 : Montage de filtre à sable et de charbon actif ...................................................... 41
Figure III.5 : Image de dispositif expérimental ........................................................................ 42
Chapitre IV
Figure IV.1 : Variation de la DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
FeCl3 ..............................................................................................................................................................................47
Figure IV.2 : Optimisation du pH avec la dose optimale du coagulant FeCl3 .......................................48
Figure IV.3 : Variation de la DCO et la masse de boue en fonction des doses du coagulant
Al2(SO4)3 ............................................................................................................. 49
Figure IV.4 : Optimisation du ph avec la dose optimale du coagulant AL2 (SO4)3 .................. 50
Figure IV.5 : Comparaison entre les deux coagulants par rapport au diffèrent dose ................ 51
Figure IV.6 : Comparaison entre les deux coagulants .............................................................. 51
Figure IV.7 : Variation de la DCO et boue en fonction des doses du floculant
alginate de sodium .............................................................................................. 52
Figure IV.8 : Photo de traitement de lixiviat par floculant « alginate » du coagulant
Al2 (SO4)3 ............................................................................................................ 53
Figure IV.9 : Valorisation de la DCO et boue en fonction des doses du floculant
alginate de sodium ............................................................................................... 53
Figure IV.10 : Variation du taux d’abattement de la DCO en fonction des doses du floculant
alginate de sodium ............................................................................................ 54
Figure IV.11 : Variation de la DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
FeCl3 ..................................................................................................................................................................................... 55
Figure IV.12 : Optimisation de DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
AL2 (SO4)3 .......................................................................................................... 56
Figure IV.13 : Comparaison entre les coagulants ..................................................................... 57
Figure IV.14 : Valorisation de la DCO et boue en fonction des doses du floculant alginate
de sodium ............................................................................................................ 58
Figure IV.15 : Photo de traitement de lixiviat par floculant « alginate » du coagulant FeCl3 58
Figure IV.16 : Valorisation de la DCO et Boue en fonction des doses du floculant
alginate de sodium ............................................................................................. 59
Figure IV.17 : Variation du taux d’abattement de la DCO en fonction des doses du floculant
alginate de sodium .............................................................................................. 60
Figure IV.18 : Comparaison entre les deux méthodes de coagulation-floculation par rapport
à leur rendement .................................................................................................. 61
Figure IV.19 : Cinétiques d’abattement de la DCO dans le bioréacteur (Bio-lix 1) ................. 63
Figure IV.20 : Evolution de la DCO au cours du traitement des bioréacteurs (Bio-lix 2, Bio-
lix3 et Bio-lix 4) .................................................................................................. 65
Figure IV.21 : Rendements d’abattement de la DCO pour les trois bioréacteurs Bio-lix 2,
Bio-lix 3 et Bio-lix 4 ........................................................................................... 66
Figure IV.22 : Cinétiques d’abattement de la DCO dans le bioréacteur (Bio-lix 5) ................. 67
Figure IV.23 : Comparaison entre les trois traitements par bioréacteurs par rapport à leur
rendement ............................................................................................................ 68
Figure IV.24 : Evolution et rendement d’élimination de la DCO en fonction du temps .......... 70
Figure IV.25 : Evolution et rendement d’élimination de la DCO en fonction du temps .......... 71
Figure IV.26 : Evolution et rendement d’élimination de la DCO en fonction du temps .......... 72
Figure IV.27 : La couleur de lixiviat avant et après traitement par filtre à sable ...................... 73
Figure IV.28 : Evolution et rendement d’élimination de la DCO en fonction du temps .......... 74
Figure IV.29 : La Couleur de lixiviat avant et après filtration sur charbon actif ...................... 74
Figure IV.30 : Evolution et rendement d’élimination de la DCO en fonction du temps .......... 75
Figure IV.31 : Evolution d’élimination de la DCO en fonction du temps ................................ 76
Figure IV.32 : Photo de montage expérimental ........................................................................ 77
Figure IV.33 : Effet de l’aération intensive des lixiviats sur l’abattement de la DCO ............. 77
Liste des tableaux
Chapitre I
Chapitre II
Chapitre III
Chapitre IV
m: micromètre.
La gestion rationnelle, saine et pérenne des déchets est l’un des défis majeurs que
l’humanité est appelée à relever aujourd’hui et dans le futur. Avec une tendance de
consommation toujours plus grande et plus diversifiée, la production de déchets ne cesse
d’augmenter en quantité et en qualité engendrant ainsi d’énormes risques sur la santé
publique et l’environnement. On estime la production mondiale à plus de 10 millions de
tonnes déchets ménagers et encombrants par jour [1]. Cette situation est beaucoup plus
préoccupante dans les pays en développement à cause de leur manque de moyens et de leur
difficulté d’aborder la question avec une approche adaptée à leur contexte.
En Algérie, durant ces dernières années, les déchets ménagers et assimilés étaient
très mal gérés. Leur gestion, relevant essentiellement des responsabilités de la commune,
était souvent mal assurée, et leur stockage se faisait dans des décharges incontrôlées à ciel
ouvert, et, mélangés à tous types de déchets sans aucun tri préalable. Ils étaient pendant des
siècles une source importante de nuisances telles que les mauvaises odeurs, les
contaminations des eaux souterraines et la dégradation du milieu récepteur. Face à cette
situation alarmante, le ministère de l’environnement algérien, depuis sa création, est
intervenu très rapidement, et ce, par l’institution et le lancement en 2003 d’un programme
national de gestion intégrée des déchets municipaux (PROGDEM), qui a pour objectif
principal, l’éradication de toutes les décharges sauvages existantes, l’organisation et
l’amélioration de la collecte et l’élimination des déchets dans des endroits plus hygiéniques
et normalisés. La mise en exécution de cette stratégie a permis la fermeture et la
réhabilitation durant ces dix dernières années d’un nombre important de décharges
sauvages. Les déchets ménagers et assimilés sont, actuellement, dirigés vers des sites de
stockage spécifiques, appelés « Centres d’Enfouissement Techniques (C.E.T).
La décharge de Corso est un Centre d’Enfouissement Technique construit selon des
normes d’hygiène et de protection de l’environnement, afin d’éliminer au mieux les
déchets et d’éviter au maximum les nuisances qu’ils engendrent. Les nuisances directes
étant écartées, les ordures ménagères peuvent encore atteindre et nuire à l’environnement
et à la santé humaine en particulier. Une fois enfouis, les déchets continuent leur vie, créant
ainsi d’autres nuisances, les plus importantes restent la production et le rejet de gaz issus
de leur décomposition, soit en moyenne 150 à 250 m3 de gaz produits par la décomposition
d’une tonne de déchets, dont 60% de CH4 et 40% de CO2, qui, s’ils ne sont pas recueillis,
se retrouvent dans l’atmosphère [1]. L’autre souci majeur engendré par les C.E.T est celui
des liquides produits lors de la décomposition des déchets, appelés lixiviats de décharges
1
Introduction générale
(ces eaux, au fil du temps, se chargent en matières organiques et autres métaux lourds, ce
qui en fait un vecteur de pollution les plus dangereux). Ces derniers font l’objet de notre
étude notamment en ce qui concerne leurs caractérisations et leurs traitements.
En effet, cet effluent aqueux a un impact très lourd sur l’environnement : eaux
(eaux de surface et souterraines), sols (migration des polluants organiques et minéraux), air
(émission des gaz à effet de serre) et donc pollueur de l’écosystème naturel et humain.
La composition chimique de ce percolât, varie selon les saisons et sa localisation au
sein de la décharge, ce qui explique les nombreuses variations dans sa constitution. Il en
résulte que l’on ne peut envisager un procédé unique pour traiter ce lixiviat et de pouvoir le
rejeter dans l’environnement sans conséquences néfastes pour ce dernier. Il est donc
impossible d’établir un processus type pour n’importe quel lixiviat, voire
des lixiviats d’une même décharge.
A partir de toutes ces constatations, des travaux d’analyses et de recherche ont été
effectués au sein du laboratoire d’environnement de département chimie, pour remédier à
cette problématique, où plusieurs traitements de lixiviat issu de décharge de corso
(traitement physico-chimique, traitement biologique ainsi que leur couplage) ont été
réalisés.
Pour cela, ce mémoire sera structuré comme suit :
La première partie est une revue bibliographique, elle comporte la synthèse des
notions relatives aux déchets et leur mise en décharge, C.E.T de Corso et lixiviat et ses
différents traitements.
La deuxième partie est consacrée à la description de la méthodologie appliquée
pour l’élaboration dès l’installation des procédés de traitement, le matériel et les réactifs
employés ainsi que les résultats obtenus et leurs interprétations.
Enfin ce manuscrit s’accompagne d’une conclusion synthétisant les principaux
résultats obtenus à l’issue de cette étude où des perspectives seront suggérées.
2
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Introduction
Dans la loi du 15 juillet 1975, un déchet est défini comme « tout résidu d’un
processus de production, de transformation ou d’utilisation, toute substance, matériau,
produit ou plus généralement tout bien nuisible abandonné ou que son détenteur destine à
l’abandon » [2]. La directive du Conseil Européen en date du 18 mars 1991 reprend la
notion de « substance ou objet dont le détenteur se défait ou dont il a l’intention ou
l’obligation de se défaire». D’après cette définition, un objet est un déchet non pas
seulement lorsque son détenteur le destine volontairement à l’abandon, mais également si,
pour une raison de santé publique, son élimination est nécessaire [3].
3
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Sans odeurs, non fermentescibles, non toxiques, ils ne présentent pas de risque pour
l’homme et pour son environnement. On y trouve notamment : déblais, gravats, … etc.
Ils comprennent les déchets des ménages et les déchets industriels banals (DIB) des
entreprises non toxiques eux aussi, ils présentent certaines caractéristiques de
fermentescibilité. Ce type de déchets (contenant les ordures ménagères et les ordures
assimilables) est acheminé vers les Centres d’Enfouissement Technique (par exemple
C.E.T. de Corso) [4].
Contenant des éléments nocifs en plus ou moins grandes quantités, ils présentent de grands
risques pour l’homme et son environnement et doivent être éliminés avec des précautions
particulières. En plus des grandes quantités produites par les petites et moyennes
entreprises (PME), certaines quantités de ces déchets sont aussi produites par les ménages.
Ce sont par exemples des solvants, peintures, acides,… etc. Sont aussi considérés comme
des déchets spéciaux, les déchets radioactifs issus pour la plupart des hôpitaux et des
centres d’imagerie [4].
Ce sont des déchets qui ne peuvent plus faire l’objet d’une valorisation (La loi Française
du 13 juillet 1992) [4].
Le Tableau I.1 ci-dessous représente des diverses possibilités de classification des déchets
illustrées à chaque fois par des exemples [5].
4
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
5
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Les centres d’enfouissements techniques sont définis comme un site d’élimination des
déchets par dépôt sur ou dans la terre (c’est à dire en sous-sol).
Le C.E.T est une parcelle de terre ou excavation dans laquelle sont enfouis des
déchets ménagers, des déchets solides commerciaux, des boues non toxiques et des déchets
solides industriels. Ils sont soumis à un arrêté administratif officiel d’autorisation
d’exploitation. Celui-ci fixé, après étude d’impact et enquête publique, leurs conditions
d’implantation, d’exploitation, de surveillance et d’aménagement final [7].
6
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Selon la nature des déchets admis et en fonction de leur perméabilité les centres de
stockage de déchets sont répartis en trois classes
Le C.E.T de corso été réceptionné au mois de janvier 2014. Il est situé à environ 4.5
km au sud –ouste du chef –lieu de Boumerdes, à environ 1km à partir de Route N : 05 qui
relie Alger à l’Est du pays en traversant l’oued Corso .il se trouve dans la commune de
Corso, à la limite gauche de l’Oued Corso (carte de Rouiba 1/25000, NJ-31-IV-32-Est) [7].
Le site a une position centrale par rapport aux principaux centres générateurs de
déchets de la Willaya de Boumerdès, à savoir Boumerdes, Ténia et Boudouaou. La
distance séparant les habitants les plus proches du C.E.T est de 500 m. Ces habitants ne
faisant pas partie d’agglomération de Benmerzouga éloignée de 2km environ [8].
7
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
En effet, le site est doté de cinq (05) casiers .Seul le 1er casier est aménagé pour le
moment avec une capacité de 1.8 millions de m3, qui mené vers un bassin de décantation
(lixiviats), qui sera traiter à base d’acide sulfurique et autres composés pour éliminer les
odeurs et l’émanation de gaz toxiques. Lixiviat du bassin de décantation est acheminé vers
une station de traitement pour enfin se déverser dans l’Oued corso puis vers la mer. En
effet, les autres casiers ne sont pas aménagés pour le moment [8].
8
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Le nombre de camion reçu par jour estimé à environ 300 camions répartis de 6h :00 à
18h :00 et de 18h :00 à minuit [8].
9
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Matière organique 77 70
Papier- carton 10,9 9,9
Plastiques en bouteille 5,5 5
Verres 1 0,9
Textiles 2 1,81
Métaux 1,5 1,36
Bois 1 0,9
Autre 5,42 4,3
10
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
11
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
I.6.3. Casiers
Le site est doté de cinq casiers (Figure I.5), seul le 1er casier est aménagé
(Figure I.6) pour le moment d’une capacité de 1,8 million de m 3 pour une durée de vie
estimée à 5 ans. Les déchets y sont déversés par couches successives d’épaisseur modérée,
compactées au fur et à mesure par des engins spéciaux permettant un compactage poussé.
Les regards pour le contrôle des lixiviats et les puits de dégazage sont rehaussées au fur et
à mesure de l’augmentation de la quantité des déchets. Ce casier est en cheminé vers un
bassin de décantation (lixiviats) [8].
12
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
13
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Pour éviter la contamination des eaux souterraines, le casier a été aménagé par une
couche d’argile d’environ 0,5 m d’épaisseur répandue avant de mettre en place la géo
membrane (2 mm d’épaisseur environ) et installation du géotextile et la couche de
drainage.
Pour le moment le biogaz au niveau du 1er casier du site de Corso n’est pas pris en
charge, c’est-à-dire il n’est ni incinéré ni récupéré, il s’échappe dans l’air à travers des
buses à l’intérieur des quelles est posé un tube en PVC perforé, qui permet de collecter les
biogaz produits par la biodégradation des déchets, et permettre leur évacuation du casier
d’enfouissement [8].
14
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
I.6.5. Géo-membrane :
L’utilisation de la géo membrane dans la construction des casiers assure une
imperméabilité, évitant ainsi toute contamination possible du sol ainsi que des eaux
superficielles et souterraines. En fond de décharge, la géo membrane doit jouer le rôle de
barrière étanche et favoriser le drainage des lixiviats. Seules les géo membrane en PEHD
(polyéthylène haute densité) seraient chimiquement résistantes aux lixiviats. Mais elles
sont moins faciles à manipuler que celles qui sont en PVC (polychlorure de vinyle), en
EPDM (éthylène propylène diène monomère) ou en bitume. La géo membrane en PEHD
est résistante à la des acides, aux produits pétroliers, aux bases et aux solutions
salines; elle peut être en contact avec l’eau potable. Elle se dissout seulement dans
quelque solution quand la température est plus élevée. Grâce à l’adjuvant de la suie, elle
est résistante aux rayons UV (ultra-violet) [8].
Pour éviter toute contamination possible du sol ainsi que des eaux superficielles et
souterraines, En fond de décharge, le casier a été aménagé par une couche d’argile d’environ 0,5 m
d’épaisseur, sur laquelle se trouve des géo-membranes d’environ 1,5 mm d’épaisseur, la géo-
membrane (Figure I.8) doit jouer le rôle de barrière étanche et favoriser le drainage des lixiviats.
Les géo-membranes utilisée dans le C.E.T de corso est en PEHD seraient chimiquement résistantes
aux lixiviats, puis le géotextile non tissé aiguilleté en polypropylène et à la fin le gravier, comme le
montre la Figure I.9 [8].
15
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Géo-membrane
Géotextile
Gravier
16
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
La station du traitement des lixiviats (Figure I.12) du C.E.T de corso mise en exploitation
en juin 2014. Basée sur le principe d’osmose inverse de capacité de 120 m 3 /j [8].
17
Chapitre I : Notion de déchets solide et leur mise en décharge
Réservoir
Poste de Nettoyage
du lixiviat
chimique
Système de mise en
pression Osmoseur Perméat
Prétraitement
Concentrât
Conclusion
Le traitement intégré des déchets vise à leur élimination dans des conditions saines
et écologiquement rationnelles. Dans cette perspective l’Etat a engagé un programme de
réalisation de Centres d’Enfouissement Technique (C.E.T) de déchets ménagers et
assimilés, des installations classées qui obéissent aux prescriptions qui leur sont
applicables notamment en matière d’étude d’impact sur l’environnement et d’étude de
danger préalablement à sa réalisation, une vrai rupture avec les pratiques archaïques de
dépôt de tous types de déchets dans des décharges sauvages et des sites inappropriés.
18
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
Introduction
II.1. Définition
Le lixiviat est défini comme étant l’eau qui percole à travers les déchets en se
chargeant bactériologiquement et chimiquement de substances minérales et organiques. Ce
« jus de décharge » résulte donc de la solubilisation de composés lors de la percolation non
uniforme et intermittente de l’eau à travers la masse de déchets. La genèse du lixiviat est
donc la conséquence de l’infiltration dans la masse de déchets d’eaux de pluie, d’eaux de
ruissellement, d’eaux souterraines (dans le cas où les déchets sont enfouis sous la nappe
phréatique), mais elle est aussi due, en plus faible partie, à la présence d’humidité dans les
déchets au moment de leur enfouissement. Ce percolât est donc un effluent complexe
caractéristique de la décharge dont il est issu [9]. Cette pollution qui peut continuer 30 – 50
ans après la clôture du site voire même perdurer toute la vie de celui-ci, est essentiellement
de type organique, azoté et environnemental (odeur) [10].
19
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
substances assimilées aux composés fulviques et humiques qui prédominent dans les
lixiviats âgés [13,14].
Les métaux lourds (Zn, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb…) à l’état de traces [9,15].
pH, Conductivité ;
Concentration en métaux lourds (Fe, Zn, Cu, Cd, Pb, Ni, Hg, Ag) ;
Teneurs en micropolluants organiques (hydrocarbures, phénols, pesticides et
solvants) ;
Acides gras volatiles (AGV) ;
Micro-organismes pathogènes (coliformes totaux) ;
Certains de ces paramètres sont communs à tous les lixiviats quel que soit le stade
de dégradation (concentration élevée en chlorure, sodium, potassium et forte alcalinité).
tandis que d’autres dépendent de l’évolution de la bioactivité de la décharge et sont
généralement très élevés pendant les premières phases (matière organique, azote
20
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
organique,Ca2+ , Fe2+ , Mg 2+ ) [10]. Le Tableau II-1 donne les valeurs extrêmes qui peuvent
être retrouvées dans un lixiviat.
Tableau II.1 : Caractéristiques des lixiviats d'ordures ménagères [9]
pH 4,5-9
Conductivité 2500-25000 𝜇S/cm
COD 30-27700 mg/L
Paramètres globaux
DBO5 20-57000 mg O2 /L
DCO 140-9000 mg O2 /L
NTK 14/2500 mg N/L
Ammonium 50-1800
Calcium 10-7200
Principaux ions (mg/L) Fer 1-5
Manganèse 0,03-1400
Potassium 50-3700
Sodium 70-7700
Carbonate 610-7320
Chlorure 150-4500
Sulfate 8-7750
Suivant le stade d’évolution biologique des déchets, trois types de lixiviats ont été
distingués.
21
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
Il est aussi appelé le lixiviat vieux. La DCO ne dépasse pas les 2 000 mg/ L et le pH
est légèrement basique (7,5 à 8,5), les acides carboxyliques et les métaux n’existent
presque pas dans ces eaux, mais la teneur des composés à haut poids moléculaire est
importante [16].
Tableau II.2 : Comparaison des lixiviats selon l'âge de la décharge [17, 18].
pH <7 =7 >7
Concentration en
- Moyenne 20 à 30 % du DCO
acides organiques Nulle
Prédominance
Réduction des acides gras Prédominance des
Charge organique des acides gras
volatils macromolécules
volatils
22
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
II.4. Le biogaz
Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane et de dioxyde de
carbone. D’autres produits minoritaires sont également présents tels que le sulfure
d’hydrogène, les mercaptans et des composés organiques volatils. La production de biogaz
liée à la phase de stabilisation des déchets, en système anaérobie, dépend de plusieurs
paramètres dont la nature du déchet, la teneur en humidité, la température, le pH, la
disponibilité des nutriments et la présence d’inhibiteurs [9, 10,14].
23
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
24
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
25
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
forme de flocs dispersés dans un bassin dit d’aération. Le bassin est brassé pour conserver
la culture en suspension, favoriser la diffusion homogène de l’oxygène nécessaire aux
bactéries pour leurs besoins énergétiques et leur reproduction, et assurer au mieux le
contact entre cellules bactériennes et leur nourriture. Très fréquemment, le même dispositif
est utilisé pour l’aération et le brassage.
Figure II.2 : Les différents modes de fonctionnement des réacteurs biologiques [29].
26
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
27
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
28
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
suivie de la floculation des particules instables. Cette technique facilite le déplacement des
solides en suspension et des particules colloïdales d'une solution.
a) La coagulation
La charge électrique et la couche d’eau qui entourent les particules hydrophiles
tendent à éloigner les particules les unes des autres et, par conséquent, à les stabiliser dans
la solution. Le but principal de la coagulation est de déstabiliser ces particules pour
favoriser leur agglomération [33].
Les coagulants les plus communément employés se limitent au : sulfate
d’aluminium Al2(SO4)3, nH2O, polychlorure d’aluminium AlnOHmCl3n-m, chlorure ferrique
29
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
FeCl3, sulfate de fer FeSO4,nH2O et sulfate ferrique Fe2(SO4)3. Dans des cas particuliers, il
est fait appel à : l’aluminate de soude NaAlO2, la chaux CaO,Ca(OH)2 pour attaquer la
structure des matières à précipiter et favoriser ainsi la création d’un système moins
stable susceptible d’être définitivement précipité par les réactifs précédents [35].
b) La floculation
C’est l’agrégation des particules déchargées par transport et mise en contact les
unes avec les autres. Elle conduit à la formation des flocons ou flocs, capables d’être
retenus dans une phase ultérieure du traitement de l’eau.
On peut distinguer les floculants par leur nature (minérale ou organique), leur origine
(synthétique ou naturelle) et le signe de leur charge électrique (anionique, cationique, non
ionique), parmi les floculants, on peut citer :
Silice activée : c’est le premier floculant employé ; C’est encore actuellement celui
qui peut donner les meilleurs résultats, principalement si on l’utilise conjointement avec du
sulfate d’aluminium.
Autres floculants minéraux : on peut citer, certaines argiles, le blanc de Meudon
ou le carbonate de calcium précipité, le charbon actif en poudre, le sable fin…etc.
Floculants organiques : certains sont fabriqués à partir de produits naturels, ce
sont les alginates (extraits d’algues), les amidons (extraits de graines végétales), certains
dérivés de la cellulose, certaines gommes…etc. D’autres floculants sont entièrement
synthétisés. On distingue d’une part, les polyacrylamides à longue chaîne et à haute masse
molaire (2 à 4x106 g/𝑚𝑜𝑙), et d’autre part, les polyamines qui ont en général des chaînes
plus courtes et des masses molaires plus basses (1x106 g/mol).
La séparation solide- liquide du floc formé et de l’eau peut se faire par filtration,
par décantation ou flottation [22].
c) Facteurs influençant la coagulation-floculation
Afin d’optimaliser la coagulation, il faut tenir compte de plusieurs variables en
interrelation, comme le pH, les sels dissous, la température de l’eau, le coagulant utilisé,
l’agitation, la turbidité et la couleur [32].
pH
Le paramètre le plus important à prendre en considération lors de la coagulation est la
variation du pH. Pour chaque eau, il existe un intervalle de pH pour lequel la coagulation à
lieu rapidement, intervalle qui est fonction du coagulant utilisé, de sa concentration et de la
composition de l’eau à traiter [32].
30
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
Sels dissous
Les influences exercées par les sels dissous sont la modification de l’intervalle de pH
optimal, la durée de la floculation, la quantité de coagulant utilisée, mais aussi la quantité
résiduelle de coagulant [32].
Température
L’influence de la température de l’eau sur la coagulation a été peu étudiée, néanmoins il a
été établi que lorsque la température est proche de 0°C, les flocs décantent difficilement.
Une diminution de la température de l’eau entraine une augmentation de sa
viscosité ; C’est ce qui explique les difficultés de décantation du floc [32].
Influence de la turbidité
Si en règle générale, la dose des sels de métaux augmente avec la turbidité, il est bien
connu que les eaux très turbides floculent rapidement, on peut par ailleurs faire les
constatations suivantes :
- Il faut ajouter une concentration minimale de coagulant pour obtenir une quantité
de boues minimale.
- Lorsque la turbidité augmente, il faut augmenter la concentration du coagulant.
Cette dernière ne varie toute fois pas de façon linéaire en fonction de l’augmentation de la
turbidité.
- La coagulation des eaux très chargées, telles que les lixiviats de décharges, est
toujours difficile car elles exigent des concentrations de coagulant plus importantes que des
eaux moins chargées : telles que les eaux usées urbaines.
- La coagulation d’une faible concentration de particules d’argile dépend
principalement du coagulant et de la composition chimique de l’eau [32].
31
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
Coagulation de la couleur
En générale, la couleur d’une eau est due à la décomposition de matières organiques
contenues dans l’humus des sols. Elle dépend donc d’une grande variété de composés
organiques, dont les substances humiques, lesquelles sont des polymères dont la masse
moléculaire varie de 800 à 50000.
Des études ont révélé que 90 % des particules responsables de la couleur avaient un
diamètre supérieur à 3,5 nm. On peut dire que les particules responsables de la couleur sont
de natures organiques, hydrophiles, petites et chargées négativement [33].
32
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
33
Chapitre II : Lixiviats : Caractéristiques, Composition et Traitements
stockées en C.E.T de classe I. Quant aux boues biologiques, leur forte teneur en nutriments
(N, P, …) en fait de très bons fertilisants [23].
Conclusion
Les lixiviats se chargent donc de polluants organiques, minéraux et métalliques et
risquent ainsi de provoquer la pollution de la nappe phréatique.
Par leur caractère polluant, les lixiviats doivent être traitées avant leur rejet éventuel en
milieu naturel afin d'éviter la contamination des eaux souterraines. Des efforts permanents
sont menés afin de doter les sites de stockage des déchets de drains pour capter les lixiviats
avant de les traiter.
Ce chapitre a montré que chaque procédé est efficace à un type spécifique de pollution en
ce qui concerne le traitement des lixiviats de décharges, par exemple :
La coagulation-floculation permet l’élimination de MES et colloïdales.
La nano-filtration permet de diminuer la concentration des métaux lourds.
La précipitation à la chaux permet d’éliminer la pollution azotée et phosphatée.
L’adsorption sur charbon actif est très efficace en ce qui concerne la diminution de
la couleur et de la turbidité.
Tous ces traitements sont efficaces à des degrés différents, mais l’hétérogénéité de la
composition des lixiviats de décharges exige une combinaison de plusieurs procédés.
Les facteurs principaux influençant le choix d’un traitement sont :
Son efficacité.
Son coût.
La facilité de sa mise en œuvre.
34
Chapitre III : Matériels et Méthodes
35
Chapitre III : Matériels et Méthodes
ІII.1. Echantillonnages
III.1.1. Récupération des lixiviats
Pour déterminer les différents paramètres contenus dans les lixiviats étudiés, nous
avons choisis un point (P1) de prélèvement qui se situe au niveau du bassin provenant de
casier.
P1
Figure III.1 : Point de prélèvement de notre échantillon dans le bassin de lixiviat de Centre
d’Enfouissement Technique de CORSO
36
Chapitre III : Matériels et Méthodes
a. Réactifs
Les divers réactifs utilisés dans nos essais se regroupent comme suit :
Effluent a traité : lixiviat
37
Chapitre III : Matériels et Méthodes
Coagulant utilisés :
- Chlorure ferrique FeCl3
- Sulfate d’aluminium Al2 (SO4)3,18H2O
Floculant utilisé :
- Floculant organique naturel : Alginate de sodium : polysaccharide (SIGMA)
Réactifs pour ajuster le pH : solution HCl 5N et NaOH 2N
b. Appareillage
– Jar test
– Spectrophotomètre
– Balance à précision
– pH mètre
– Système de filtration et papier filtre
– Verrerie courante de laboratoire
– Centrifugeuse
c. Mode opératoire
Lors des essais de coagulation-floculation, nous avons suivi le même protocole expérimental
pour les deux coagulants utilisés
Essais 1 : Détermination de la dose optimale du coagulant
Dans une série de béchers (jar test) :
- Introduire 500ml de lixiviat ;
- Ajouter alors des doses croissante (entre 1 et 8 g/l) du coagulant ;
- Agiter rapidement (120tr/min) pendant 2min ;
- Réduire l’agitation à 30tr / min. et laisser le mélange sous agitation lente pendant
20min ;
- Arrêter l’agitation et laisser le mélange reposer pendant 20 min ;
- Prélever à l’aide d’une pipette, un volume d’environ 100ml du surnageant sur lequel
différentes mesures seront effectuées (DCO et pH) ;
- Filtrer sur papier filtre préalablement pesé, sécher à 110°c et peser la quantité de la
boue obtenue.
NB : la même procédure a été effectuée pour les autres coagulants utilisés.
Essais 2 : Détermination du PH optimal
Suivre le même protocole expérimental utilisé précédemment en fixant la dose optimal et en
variant le pH de 4,5 à 8,5.
38
Chapitre III : Matériels et Méthodes
39
Chapitre III : Matériels et Méthodes
4
3
40
Chapitre III : Matériels et Méthodes
41
Chapitre III : Matériels et Méthodes
b. Carbonisation
Après avoir activé les boues sèches, une calcination est recommandé afin d’expulser le
CO et le CO2, ainsi que les acides organiques et d’autres matière volatile en laissant un
carbone presque pur.
Mode opératoire
Une fois l’échantillon activé, il est transféré dans un four à une température de 300°C
pendant 30min. Le charbon est ensuite lavé à l’eau distillée dont le but d’éliminer les traces de
l’agent activant et les cendres.
Après un séchage à l’étuve, le charbon activé est prêt à l’utilisation.
42
Chapitre IV : Résultats et discussion
43
Chapitre IV : Résultats et discussion
Le lixiviat étudié arborai une couleur noire ceci doit être dû essentiellement aux MES
et à la présence des ions de sulfure dont le pouvoir colorant est élevé.
L’odeur
Les lixiviats des deux sites dégagent une odeur nauséabonde, très prononcée.
Le pH
Dans l’étude des lixiviats, le pH est un indicateur qui permet de se situer dans les
différentes étapes de dégradation des déchets. Des pH inférieurs à 7 sont caractéristiques des
premières phases de dégradation des déchets (phase acidogène). Le pH remonte au cours des
phases suivantes et se stabilise autour de 7-8 durant la phase de méthanogènes [36].
Conductivité
La Température
44
Chapitre IV : Résultats et discussion
La matière organique relarguée dans les lixiviats est considérée comme un bon
indicateur de l’état de dégradation des déchets car elle subit de multiples transformations
au cours des différentes étapes de dégradation. La Demande Chimique en Oxygène fait
partie des principaux paramètres dont la mesure est imposée par la réglementation [36].
Le résultat d’analyses présente une valeur qui est 6000 mg d’O2/L, Cette forte DCO
rencontrée est due à la fraction organique constituée partiellement d’acides gras volatils
dégradables et aux métabolites non biodégradables. Les valeurs de DCO sont très élevées
par rapport à la norme qui est de 120 mg d’O2/L pour le rejet dans le milieu naturel.
Les concentrations moyennes mesurées pour les nitrates sont de 53 (mg/l), et celle de
nitrites sont de 12.716 (mg/l).
Ceci expliquer le fait que le lixiviat est modérément stable il y a donc dénitrification c’est
un procédé qui repose sur la transformation du nitrate en nitrite.
le phosphore total.
La présence de phosphore dans les eaux entraîne un développement important des algues
microscopiques et macroscopiques [7].
45
Chapitre IV : Résultats et discussion
Le résultat moyen obtenu en ortho-phosphates est de 37.68 (mg/L). Nous remarquons que
cette valeur est très élevée par rapport à la norme de rejet qui est de 10 (mg/l).
En générale, la turbidité de l’eau est causée par des particules de matière inorganique
(particules de glaise et d’argile) alors que sa couleur est imputable à des particules de matière
organique et d’hydroxyde de métal (le Fer par exemple) [36].
Les lixiviats de la décharge de Corso sont très chargés en MES, les concentrations
moyennes en MES et 400(mg/L). Les lixiviats de C.E.T de Corso sont très chargés en MES,
ces valeurs sont très élevées par rapport à la norme de rejet qui est de 35 mg/l.
Cette partie porte sur le traitement du lixiviat jeune de C.E.T de Corso prélevé au
point P1 par les deux procédés de traitement suivants :
46
Chapitre IV : Résultats et discussion
Rappelons que l'objectif de notre étude est de traiter du lixiviat de décharge de CORSO
chargé en matière organique colloïdale en suspension, et de matière alcalin et riche en
métaux lourds qui se traduit par une forte concentration en DCO (6000 mg d’O2/L). Afin de
réduire ces paramètres, nous proposons un traitement par coagulation dans un premier temps
où nous allons essayer de déterminer la dose optimale du coagulant qui éliminera un
maximum de DCO ainsi que le pH optimal du coagulant. Une fois ces deux paramètres
optimisés, nous entamerons la partie coagulation floculation, où nous allons étudier
l'efficacité d'un floculant naturel (Alginate de sodium) sur l’abattement de la DCO.
7000 3,5
6000 3
DCO Boue
DCO (mg d'O2 /L)
4000 2
3000 1,5
1583
2000 1
1000 0,5
0,68
0 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dose du Coagulant FeCl3 (g/L)
Figure IV.1 : Variation de la DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
FeCl3
Il ressort de la figure IV.1, que l’addition progressive des doses de coagulant a entraîné
une diminution de la valeur initiale de DCO (6000 mg d’O2/L) jusqu’à 1166 mg d’O2/L
47
Chapitre IV : Résultats et discussion
4000 6
DCO Boue
3500
5
3000
Masse de Boue (g)
3,83
DCO (mg d'O2 /L)
4
2500
2000 3
1500
2
1000 1333
1
500
0 0
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
pH
48
Chapitre IV : Résultats et discussion
De même, nous avons voulu étudier l’effet de la dose du coagulant AL2 (SO4)3 sur le
processus de coagulation-floculation. Donc des séries d’essais ont été effectuées à plusieurs
doses de coagulant (1 à 8 g/L). La variation de la DCO, et de la masse de boue formée en
fonction des différentes doses appliquées sont représentées sur la figure suivante :
7000 6
DCO Boue
6000 5
DCO (mg d'O2 /L)
1000 1833 1
0 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Figure IV.3 : Variation de la DCO et la masse de boue en fonction des doses du coagulant
Al2(SO4)3.
Nous remarquons aussi que la courbe associée à la formation des boues est
inversement proportionnelle à celle de la DCO. En effet l’élimination de la DCO se traduit
par la formation de flocons denses Parallèlement, l’addition progressive des doses de
coagulant entraîne une production de boue de masse 3.76 g, qui correspondent à la valeur de
DCO la plus faible.
49
Chapitre IV : Résultats et discussion
Dans cette partie nous avons fait la variation du pH du milieu réactionnel de 4,5 à 7.5
en gardant la dose du coagulant AL2 (SO4)3 fixée à la valeur déduite précédemment 5 g/L,
la figure suivante présente la variation de la DCO en fonction du pH initial de la dose du
coagulant :
4000 6
3500
4,89 5
4
2500
2000 3
1500
1233 2
1000
DCO Boue 1
500
0 0
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
pH
La figure IV.4, nous montre que la DCO diminue en augmentant le pH jusqu’à une
valeur minimale qui est 1233 mg d’O2/L pour un pH optimal de 6 et une masse de boue
assez importante de valeur 4.89 g. Cela revient à l’ajout du coagulant qui entraîne la
formation d’hydroxyde du métal avec libération d’une certaine acidité (hydrolyse) ce qui
explique la diminution de la valeur du pH ce qui induit à la formation des précipités
Al(H2O)3OH ainsi que l’importante masse de la boue. On constate aussi que le contrôle
du pH permet aussi d'améliorer la coagulation puisque le taux d’abattement est de l’ordre
de 79.45%.
Nous avons voulu faire une comparaison entre les deux coagulants utilisés afin de
voir quel celui qui nous donnera un meilleur abattement de la DCO
D’après la figure IV.5, le meilleur rendement est observé pour le coagulant FeCl3
50
Chapitre IV : Résultats et discussion
avec la dose de 1 g/L avec un taux d’abattement de la DCO de 73,62 %. Alors que pour le
Al2(SO4)3 un taux d’abattement de DCO est de l’ordre de 69.45 % et ce pour la dose de 5
g/L.
Nous constatons ainsi que le chlorure ferrique est le meilleur coagulant car de très
bon rendement d’élimination ont été obtenus à faibles doses.
90,00
73,62 69,45
Taux d'abattement (%)
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
1 2 3 4 5 6 7 8
Figure IV.5 : Comparaison entre les deux coagulants par rapport au diffèrent dose
En fonction du pH
100,00
90,00
Taux d'abattement (%)
77,78 79,45
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5
pH
51
Chapitre IV : Résultats et discussion
La figure IV.6, illustre la variation des taux d’abattement de DCO en fonction des
valeurs de pH pour les deux coagulants étudiés. Le meilleur rendement est observé à pH 6
pour le coagulant Al2(SO4)3 avec un maximum d’abattement de la DCO de 79.45 % et de
77.78 % pour le coagulant FeCl3 à pH de 4,5.
Pour notre étude on a choisi d’étudier l’effet du floculant naturel qui est l’alginate de
sodium sur la coagulation-floculation, et ce afin d’améliorer l’abattement de la DCO. Les
doses de floculant ont été variées de 0,1 à 0,4 g/L, tout en fixant la dose optimale des deux
coagulants et la valeur du pH optimal.
AL2 (SO4)3
7000 8
6000 7
DCO (mg d'O2 /L)
0 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
52
Chapitre IV : Résultats et discussion
Pour la boue on a enregistré une masse de 6.28 g meilleur que celle obtenu avec le
traitement par AL2(SO4)3 cela démontre que la floculation avec l’alginate conduit à une
meilleure décantation.
7000 1,8
DCO Boue
1,6
6000
1,4
5000
1,2
4000 1
1,17
3000 0,8
0,6
2000
0,4
2000
1000
0,2
0 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Dose du Floculant (g /L)
53
Chapitre IV : Résultats et discussion
en oxygène chimique, nous constatons donc que l’ajout de l’alginate n’a pas amélioré le taux
d’abattement de la DCO en comparant à celui obtenu par les essais ultérieurs.
80
70 66,67
60
50
40
30
20
10
0
0,1 0,2 0,3 0,4
Dose du Floculant (g/L)
54
Chapitre IV : Résultats et discussion
cela, une série d’expériences a été effectué en fixant les pH de FeCl3 à 4.5 et d’AL2(SO4)3 à
6, et en variant les doses des deux coagulants.
7000 5
DCO Boue
4,5
6000
4
DCO (mg d'O2 /L)
2000 1,5
866 1
1000
0,5
0 0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Figure IV.11 : Variation de la DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
FeCl3
La figure IV.11, illustre la variation de la DCO et la masse de boue en fonction des
doses du coagulant FeCl3, on note d’après cette figure que la DCO diminue avec
l’augmentation des doses du coagulant, une valeur minimale de 866 mg d’O2/L a été obtenue
pour une dose du coagulant de 3 g/L qui se traduit par un taux d’abattement de 85,56%. Cela
est dû à ce que les particules du coagulant déstabilisent les colloïdes négativement chargés
présents dans l’eau à traiter, en neutralisant les charges qui génèrent les forces de répulsion
entre colloïdes. Parallèlement, l’addition progressive des doses de coagulant entraîne une
production de boue ayant une masse 4,39 g, c’est due au fait que les colloïdes sont pigées et
décantées ce qui explique la diminution de la valeur de la DCO 866 mg d’O2/L.
55
Chapitre IV : Résultats et discussion
De même, nous avons voulu étudier l’effet de la dose du coagulant AL2 (SO4)3 sur le
processus de coagulation-floculation. Donc une série d’essais ont été effectuées à plusieurs
doses de coagulant (1 à 8 g/L) en fixant le pH a 6 pour tous les doses. La variation de la
DCO, et de la masse de boue formée en fonction des différentes doses appliquées est
représentée sur la figure IV.12 :
7000 9
8
6000
7
5000
6
4000 5
3000 2,84 4
3
2000
2
1000
1433 1
0 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Figure IV.12 : Optimisation de DCO et masse de boue en fonction des doses du coagulant
AL2 (SO4)3
Il de la figure IV.12, montre que l’addition progressive des doses de coagulant a
entraîné une diminution de la valeur de DCO jusqu’à 1433 mg d’O2 /L correspondant à une
concentration de 2 g/l de coagulant qui se traduit par un taux d’abattement de DCO de 77,11
%. Et cela est dû à l’introduction des particules du coagulant qui piègent les matières
organiques et font diminuer par conséquent la demande en oxygène chimique. Au-delà de 2
g/l, la valeur de la DCO reste presque stable. L’addition progressive des doses de coagulant
entraîne aussi une augmentation de la masse de boue.
56
Chapitre IV : Résultats et discussion
D’après la figure IV.13, on remarque que le meilleur rendement est observé pour
le coagulant FeCl3 avec un taux d’abattement de la DCO de 85.57 %. Alors que pour le
Al2(SO4)3 un abattement de la DCO de 76.12 % étés observés.
Nous constatons ainsi que le chlorure ferrique est le meilleur coagulant pour traiter
notre lixiviat car de très bon rendement d’élimination ont été obtenus par ce dernier.
100,00
Ttaux d'abattement (%)
85,57
90,00 76,12
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
1 2 3 4 5 6 7 8
57
Chapitre IV : Résultats et discussion
7000 9
8
6000
DCO (mg d'O2 /L)
3000 4
DCO Boue 3
2000
2
1000 266
1
0 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Dose de Floculant (g/l)
Figure IV.14 : Valorisation de la DCO et boue en fonction des doses du floculant alginate
de sodium
Les résultats obtenues après l’ajout de diffèrent dose du floculant sont nettement
meilleur qu’avec le traitement par FeCl3. Une dose de 3 g/L de FeCl3 nous a permis d’obtenir
866 mg d’O2/L de DCO qui correspond à une masse maximum de boue de 4,39 g, mais
l’ajout de l’alginate au traitement par le FeCl3, nous a permet d’atteindre les 366 mg d’O2/L
avec une dose de 0,1 g/L d’alginate, et un rendement d’élimination de 95,57%.(figure IV.14)
Pour la boue on a enregistré une masse de 7,48 g meilleur que celle obtenu avec le
traitement par FeCl3 cela démontre que la floculation avec l’alginate conduit à une meilleure
décantation.
Figure IV.15 : Photo de traitement de lixiviat par floculant « alginate » du coagulant FeCl3
58
Chapitre IV : Résultats et discussion
3000 2
1766 1,5
2000
1
1000
0,5
0 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Cela montre que l’utilisation de floculant alginate avec Al2 (SO4)3 n’a pas amélioré le
taux d’abattement de la DCO.
59
Chapitre IV : Résultats et discussion
90,00
Taux d'abattement (%)
80,00 70,57
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,1 0,2 0,3 0,4
Dose de Floculant (g/L)
60
Chapitre IV : Résultats et discussion
95,57
93,90
100,00
90,00 66,67 70,57
2èm méthode
1ér métode
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4
Figure IV.18 : Comparaison entre les deux méthodes de coagulation-floculation par rapport
à leur rendement
Conclusion
Après avoir suivi le traitement par coagulation- floculation nous avons pu atteindre
un taux d’abattement de 93.90 % ce qui correspond à 366 mg d’O2/L (1er méthode) et de
95.57% qui correspond à 266 mg d’O2/L (2èm méthode) ce qui est supérieur aux normes
de rejet (120 mg d’O2/L).
Pour y remédier et augmenter le rendement d’abattement de la DCO, nous
proposons de couplé le lixiviat traité par coagulation floculation aux trois autres
traitements :
Mélanger à l’eau usée puis traiter biologiquement par boue activée ;
Filtre à sable ;
l’Adsorption sur charbon actif ;
Les trois traitements seront complémentaires à la coagulation floculation, dont nous allons
traiter directement les effluents qui représentent les plus faibles valeurs de DCO (266 mg
d’O2/L et 366 mg d’O2/L).
61
Chapitre IV : Résultats et discussion
62
Chapitre IV : Résultats et discussion
Le traitement de la solution par les boues activées de MES 5g/L et de MVS 3g/L, est réalisé
en batch sous agitation modérée, en aérobie et à température contrôlée (25 à 35°C), et afin
de pouvoir déterminer les conditions optimales de fonctionnement de nos bioréacteurs nous
nous sommes focalisés sur le suivi de paramètre DCO.
7000
6000
DCO (mg d'O2 /L)
5000
DCO
4000
3000
2000
1000 266 66 66
0
0 1 2 3 4 5 6 7
-1000
63
Chapitre IV : Résultats et discussion
D’après la figure IV.19, Nous remarquons que dès la mise en contact du lixiviat avec
la boue, une évolution d’abattement de la DCO de (6000 mg d’O2 /L) à 266 mg d’O2 /L avec
un taux d’abattement de 95.57%, cela et due à l’effet de la dilution.
Dans ce cas notre traitement biologique commence à une DCO de 266 mg d’O2 /L et
nous remarquons qu’après une durée de traitement de trois jours environ on atteint un palier
de 66 mg d’O2 /L qui correspond un taux d’abattement de 56% de traitement biologique.
Cette valeur de DCO 66 mg d’O2 /L répond à la norme de rejet qui est de 120 mg d’O2 /L.
Pour étudier l’effet de l’adaptation de la boue activée, on a réalisé trois essais sur un
volume de 250ml de lixiviat. La Figure (IV.20) ci-dessous, présente les tendances obtenues.
Quels que soient les essais réalisés, nous obtenons un même profil de l’allure pour les trois
courbes. Nous observons une diminution de la DCO au début du traitement qui est liée à
l’effet de la dilution avec un abattement de la DCO de [6000 à 533 mg d’O2 /L] de [6000 à
500 mg d’O2 /L] et de [6000 à 541 mg d’O2 /L], soit une moyenne du rendement
d’abattement pour chacun de 91,12 ; 91,67 et 90,98 %. Puis un palier au bout de 18 jours
pour Bio-lix 2 et 9 jours pour Bio-lix 3 et au bout de 11 jours pour Bio-lix 4. Ces
concentrations de DCO restent largement supérieures aux normes exigées (≤ 120 mg/L).
64
Chapitre IV : Résultats et discussion
7000
DCO DCO DCO
6000
5000
DCO (mg d'O2 /L)
4000
3000
533
2000
500
453 458 333 341 270 270
1000 541
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Durée de Traitement (Jours)
65
Chapitre IV : Résultats et discussion
100
Taux d'abattement (%)
80
49,34
60 39,97
40
9,4
20
0
Bio-lix 2 Bio-lix 3 Bio-lix 4
Figure IV.21 : Rendements d’abattement de la DCO pour les trois bioréacteurs Bio-lix 2,
Bio-lix 3 et Bio-lix 4.
Ainsi on peut en conclure que pour ce type de bioréacteur dont la quantité de lixiviat
est de 250ml, les boues impliquées dans ce traitement donnent un meilleur rendement que
pour la première utilisation, donc plus la boue est réutilisée et plus le rendement diminue.
Ce qui veut dire que notre lixiviat est plein de composés toxiques, et inhibiteurs.
66
Chapitre IV : Résultats et discussion
7000
6000
DCO (mg d'O2 /L)
5000
DCO
4000
3000
2000
1283
983 983
1000
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Il ressort de la figure IV.22, que la valeur initiale de la DCO est passée de 6000 mg
d’O2/L à 1283 mg d’O2 /L avec un taux d’abattement de 78.62%, ceci est essentiellement dû
à l’effet de la dilution.
Le traitement biologique dans ce cas à commencer par une valeur de DCO de 1283
mg d’O2 /L jusqu’à atteindre un palier (après 8jours) d’une valeur de DCO de 983 mg d’O2
/L avec un rendement biologique de 23.38%. La valeur de DCO est très élevée par rapport à
la norme qui est de 120 mg d’O2/L pour le rejet dans le milieu naturel, et aussi elle ne répond
pas aux normes de déversement de celui-ci dans une station d’épuration d’eau urbaine
(STEP). La norme à l’entrée de cette dernière est de 800 (mg d’O2 /L) [40].
Ce faible rendement biologique est dû à une assez forte charge organique contenue
dans le lixiviat, supérieure aux exigences habituelles de la boue activée. Cette surcharge a
pu provoquer la destruction complète de la biomasse bactérienne au bout du 9ème jour.
Nous avons voulu faire une comparaison entre les différents traitements par
bioréacteurs utilisés, afin de voir quel volume de lixiviat qui nous donnera un meilleur taux
d’abattement biologique de la DCO, le résultat est représenté sur la figure suivante :
67
Chapitre IV : Résultats et discussion
100
Taux d'abattement (%) 90
80
70
56
60 49,34
50
40 23,38
30
20
10
0
BIO-LIX 1 BIO-LIX 2 BIO-LIX 5
Figure IV.23 : Comparaison entre les trois traitements par bioréacteurs par rapport à leur
rendement
La figure IV.23, qui illustre l’influence du rendement d’abattement de la DCO par la
variation des diffèrent traitements par bioréacteurs, montre que le meilleur rendement est
observé pour le traitement en bioréacteur (Bio-lix 1) dont la quantité du lixiviat est de 125ml
et cela par maximum abattement biologique de la DCO de 56%. Ce rendement est supérieur
à celui obtenu par traitement en bioréacteur (Bio-lix 2) dont la quantité de lixiviat utilisé est
250ml le meilleur abattement biologique observé pour ces trois réacteurs est de 49.34%.
Cependant le traitement par bioréacteur (Bio-lix 5) dont la quantité de lixiviat est 500ml
donne le plus faible rendement biologique qui est de 23.38%.
Conclusion
Après avoir étudié l’effet du volume de lixiviat sur la biodégradation par bioréacteur
en discontinu (batch prcess) nous avons pu atteindre un taux d’abattement biologique qui de
56% ce qui correspond à 66 mg d’O2 /L avec une quantité du lixiviat 125ml cette valeur de
DCO répond à la norme de rejet en milieu naturel qui est de 120 mg d’O2 /L.
Par contre le traitement par bioréacteurs dont la quantité du lixiviat est de 250ml, on a pu
atteindre des taux d’abattement de DCO de 49.34 ; 9.40 et 39.97% qui représentent
respectivement les valeurs 270, 453 et 341 mg d’O2 /L, ces valeurs sont loin d’être aux
normes de rejet 120 mg d’O2 /L.
68
Chapitre IV : Résultats et discussion
Traitement biologique + Mélanger à l’eau usée puis traitée biologiquement par boue
activée ;
Traitement biologique + filtration (Filtre à sable) ;
Traitement biologique + adsorption sur charbon actif.
Concernant l’abattement de la DCO, le suivi de ce dernier, a montré que notre lixiviat
présente une bonne biodégradabilité (jusqu’à 56% d’élimination des matières organiques),
mais cela a des faibles volumes du lixiviat (125ml).
Nous pouvons alors conclure pour cette deuxième partie qu’étant donnée la
composition très variée et très changeante des lixiviats des CET, un traitement unique, quel
que soit, est insuffisant, donc une combinaison de deux ou plusieurs traitements est
indispensable pour répondre au mieux aux nouvelles exigences réglementaires de
préservation de l’environnement.
IV.3.3. Traitement complémentaire (couplage de traitement)
IV.3.3.1. Traitement en station d’épuration urbaine
La plupart des installations (C.E.T) ne disposent pas de traitement sur place et
envoient par les réseaux d'égouts ou par camion leurs lixiviats sur des stations d'épuration
urbaine, qui ne sont généralement pas équipées pour traiter ce type de pollution. Mais le
flux peu important par rapport au débit de la station d'épuration permet un rejet acceptable
au milieu naturel par dilution avec les effluents urbains.
Afin de se rapprocher des conditions de terrain (rejets en station d’épuration urbaine),
on a choisi de travailler avec deux bioréacteurs qui diffèrent selon leur composition comme
l’indique le tableau suivant :
69
Chapitre IV : Résultats et discussion
500 100,00
450 90,00
80,00 73,60
DCO
350 70,00
300 60,00 54,80
250
250 50,00 44,81
200 40,00
150 113 30,00
100 66 56 20,00
50 10,00
0 0,00
0 1 2 3 4 1 2 3 4
D’après la figure IV.24, nous remarquons que juste après la mise en contact de
l’inoculum avec l’effluent un abattement de la DCO qui passe de 453 à 250 mg d’O2 /L avec
un rendement d’abattement de 44.81%. Cela est dû essentiellement à l’effet de la dilution,
notre traitement biologique commence donc avec une valeur de DCO de 250 mg d’O2 /L,
En effet, le rendement d’épuration varie entre 54.80 et 77.60%, se traduisant par des DCO
de surnageants traités oscillant entre 113 et 56 mg d’O2 /L est cela au bout de 24 heures de
traitement biologique seulement. Ces valeurs de DCO répondent à la norme de rejet en
milieu naturel qui est de 120 mg d’O2 /L.
70
Chapitre IV : Résultats et discussion
400 100,00
350 90,00
80,24
80,00
On peut conclure ainsi que les surnageant issus des bioréacteurs (Bio-lix3 et 4) dont
la DCO est respectivement 453 et 341 mg d’O2 /L seront donc facilement et rapidement
dégradé par les boues activées de la station d’épuration.
71
Chapitre IV : Résultats et discussion
Dans le traitement des eaux résiduaires, la filtration sur sable et souvent mise en
place pour affiner la clarification (élimination des matières en suspension et colloïdes)
d’une eau traitée préalablement par un autre procédé (physico-chimique ou biologique),
pour cela on a réalisé un filtre à sable au laboratoire pour y verser 600ml de surnageant de
DCO 270 mg d’O2 /L traité avec un débit 5 ml/min, les résultats relatifs à l’évolution de la
DCO, ainsi que les rendements d’abattement sont porté sur la figure suivante :
300 100,00
263
253
90,00
250
216 80,00
Taux d'abattement (%)
DCO (mg d'O2 /L)
70,00
200
60,00
150 50,00
40,00
DCO
100 30,00 20,00
20,00
50 6,30
10,00 2,59
0,00
0 20 40 60
0 20 40 60 80
Durée de Traitement (min) Durée de Traitement (min)
72
Chapitre IV : Résultats et discussion
Figure IV.27 : La couleur de lixiviat avant et après traitement par filtre à sable
73
Chapitre IV : Résultats et discussion
300 100,00
90,00
250
80,00
DCO 69,26
70,00
200
60,00 51,85
150 130 50,00
40,00
100 86 83
30,00
20,00
50
10,00
0 0,00
0 20 40 60 80 20 40 60
La figure IV.28, montre une diminution de la DCO jusqu'à atteindre une valeur de 83
mg d’O2 /L avec un rendement de 69.26%, qui correspond à une durée de traitement d’une
heure du temps. Cela donne un total d’abattement de 84.43%, cette valeur de DCO 83 mg
d’O2 /L répond à la norme de rejet qui est de 120 mg d’O2 /L. Cela montre que l’utilisation
de filtre sur charbon actif a amélioré le traitement et surtout une grande influence de ce dernier
sur la diminution de la couleur et la disparition de l’odeur désagréable de surnageant.
Figure IV.29 : La Couleur de lixiviat avant et après filtration sur charbon actif
74
Chapitre IV : Résultats et discussion
On conclut donc que la filtration sur charbon actif et la méthode impeccable pour
continuer les autres traitements complémentaires des surnageants dont la DCO est
respectivement de 341 et 453 mg d’O2 /L, et cela après qu’on a eu les meilleurs résultats à
l’abattement de la DCO.
Donc on ce qui concerne les deux autres surnageant de DCO (341 et 453 mg d’O2 /L),
on a suivi la même méthode d’écrite précédemment c’est-à-dire sur un filtre à charbon
actif on verser 600ml de lixiviat traiter à un débit 5 ml/min, les résultats relatifs à l’évolution
de la DCO, ainsi que les rendements d’abattement sont porté sur la figure suivante :
500
453 DCO 341 DCO 453 100,00
450
90,00 76,54
400 77,26
341 80,00 67,7464,68
Taux d'abattement (%)
350
DCO (mg d'O2 /L)
70,00
300
60,00
250 50,00
200 160
40,00
103
150 30,00
100 20,00
110 10,00
50 80
0 0,00
0 15 30 45 60 75 15 30 45 60
75
Chapitre IV : Résultats et discussion
On verse 600ml de surnageant de DCO 270 mg d’O2/L sur ce charbon actif préparé
avec un débit de 5ml/min. Les résultats relatifs à l’évolution de la DCO, sont portés sur la
figure suivante :
350 316
293 293
300 270 273
DCO (mg d'O2 /L)
250
200
150
DCO
100
50
0
0 15 30 45 60 75
Par le charbon peu purifié dont le but d’éliminer les traces de l’agent activant et les
cendres.
Par la hauteur de charbon 4,5cm qui est inférieure aux autres traitements par charbon
actif dont la hauteur était de 8cm (la quantité de charbon actif préparé est insuffisante
pour traiter un volume de 600ml de surnageant).
76
Chapitre IV : Résultats et discussion
77
Chapitre IV : Résultats et discussion
Les résultats relatifs à l’évolution de la DCO en fonction du temps, sont portés sur la figure
suivante :
4500
DCO
4000
3500
DCO (mg d'O2/L)
3000 2766
2500
2000
1500
1000
500
0
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
Figure IV.33 : Effet de l’aération intensive des lixiviats sur l’abattement de la DCO
La figure IV.33, montre l’effet de l’aération intensive sur l’abattement de la DCO des
lixiviats. Durant les 48 jours, on a remarqué une diminution progressive de la DCO, jusqu’à
atteindre une valeur de 2766 mg d’O2 /L. Cette valeur est très satisfaisante par rapport aux
moyens existant au laboratoire, car ce procédé exige des quantités importantes en oxygène.
Ce traitement reste le meilleur en question d’élimination des mauvaises odeurs nauséabondes
du lixiviat.
78
Conclusion générale
Les décharges ménagères dans les pays en développement demeurent une filière
d’élimination très économique dans la gestion globale des déchets, il n’a pas été jusque-là
pratiqué en appréhendant tous les problèmes qu’il pouvait engendrer. La surveillance des
décharges et plus précisément celle des lixiviats présente aujourd’hui des enjeux
économiques et environnementaux importants, ceci conduit à la question suivante : existe-
t-il un procédé du traitement du lixiviat suffisamment efficace pour répondre aux normes
en vigueur ? Selon les experts, l’amélioration des outils de traitement des lixiviats passera
par une meilleure connaissance de la composition physico-chimique des lixiviats et la
supervision des décharges afin de mieux comprendre les mécanismes complexes qui
gouvernent la qualité des lixiviats.
Dans le but d’améliorer les rendements épuratoires, nous avons complété les
traitements précédents par des traitements complémentaires, tels que le traitement en
station d’épuration urbaine, filtration (filtre à sable) et adsorption sur charbon actif (CAG).
En effet le couplage des procédés suivants : (coagulation-floculation et traitement
79
biologique), (traitement biologique et adsorption), c’est avéré un procédé du traitement du
lixiviat suffisamment efficace pour répondre aux normes en vigueur ?
Si vraiment nous voulons parvenir à régler le problème que constituent les lixiviats
de décharges, il faut revenir à la source, c'est-à-dire au niveau de nos foyers, car un travail
de sensibilisation et de responsabilisation de chacun consisterait à faire attention à ce que
l’on rejette en triant nos ordures ménagères et en réutilisant et recyclant ce qui peut l’être,
afin que n’arrivent en décharge que les déchets dits « ultimes ». Ceci conduirait
nécessairement à une diminution des quantités de percolât produits, mais aussi leur
concentration en éléments polluants et nocifs, ce qui aurait pour conséquence une
meilleure protection pour l’homme et son environnement.
80
Référence bibliographiques
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couplage POA/Bioréacteur, génie de l’environnement, Ecole Nationale Polytechnique.
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différentes filières de traitement des déchets ménagers et assimilés. Thèse de doctorat,
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Ltd, England, 338 p.
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improve bioconversion of activated sludge. Water Research. 39, (13), 2935-2943.
Réactif de digestion
1. Dissoudre 10.216 g de K2Cr2O7, préalablement chauffé à 103 °C pendant 2h,
dans 500ml d’eau distillée.
2. Ajouter 167ml de H2SO4 concentré +33.3 HgSO4, dissoudre à température
ambiante et diluer à 1000ml avec de l’eau distillée.
Mode opératoire :
1. Prendre 1.5ml de réactif de digestion + 3.5 ml de réactif d’acide sulfurique dans
des tubes spécifique, après le mélange les tubes doivent être immédiatement bien
fermés afin d’éviter toute évaporation suite à un fort réchauffement du a une
réaction exothermique bien fermés afin d’éviter toute évaporations suite à un fort
réchauffement.
2. Bien mélanger les tubes au vortex, et laisser les refroidir.
3. Mettre le bloc chauffant en marche à 148 °C, jusqu’à ce que le voyant de chauffe
(heating) s’allume.
4. Ajouter 2ml de l’échantillon à analyser pour le tube préparé, fermer le tube et
agiter
5. Positionner les tubes dans le bloc chauffant préalablement préchauffé, régler le
minuteur sur 120mn.
6. Apres minéralisation des tubes échantillons, le bloc s’arrête automatiquement de
chauffer.
7. Sortir les tubes, les laisser refroidir, les agiter.
8. Effectuer la lecture sur photomètre à λ=600 nm.
Le résultat est exprimé en mg d’oxygène par litre.
Annexes
Préparation :
La mise en culture doit permettre le bon développement des bactéries. C'est pourquoi,
les facteurs limitant seront corrigés : les échantillons seront additionnés de substrat, ils seront
mis en cultures dans une enceinte à 20°C. Seule quantité de matières oxydables disponible
doit influencer sur le développement des bactéries et donc leurs consommations d’oxygène.
Cependant, il convient d'éviter un trop fort développement. Si tout l'oxygène
disponible est consommé trop vite, il est impossible de conclure sur la demande biologie au
bout de 5 jours (b).
Au contraire si le développement est trop ralenti par une trop faible présence de
bactérie dans l'échantillon, la mesure risque d'être trop incertaine au regard des erreurs
induites par les manipulations (a). Une bonne dilution c permettrait d'avoir une
consommation de 40 à 60% de l'oxygène mesurée dans le flacon au départ (c).
On peut avoir une idée de la DBO5, sachant que pour un effluent domestique, le
rapport DCO/DBO5 est d'environ 2.
Au moment de la préparation des
échantillons pour la détermination de la
DBO5, nous n'avions pas encore la valeur de
la DCO. Pour cette manipulation nous avons
donc préparé plusieurs échantillons dilués
avec de l'eau de dilution préalablement
préparé, dans des proportions variables.
Pour la méthode utilisant l’OXYTOP, la présence d’aire dans l’éprouvette n’est pas
gênante mais le volume d’échantillon introduit doit être mesuré avec précision. Pour cela
des fioles jaugées permettent une mesure précise du volume prévu. Ce volume sera choisi
en fonction de la plage de mesure prévue pour la DBO5. A chaque plage est associé un facteur
de correction de la lecture pour traduire la mesure (Pa) en DBO5 (Mg/L).
Manipulation :
La manipulation consiste à mesurer les valeurs d'oxygène dissout dans les
échantillons dilués et des échantillons "blancs" à l'aide d'un oxymètre. Une série
d'échantillons sera ensuite mise en culture dans une enclave à 20°C.
Attention à ne pas enfermer d'air dans les flacons mis en culture.
La sonde O2 de l'oxymètre doit être manipulée en permanence afin que l'échantillon
en contact avec le capteur ne soit pas stagnant.
Vérifier la mise à zéro avant la pose des bouchons-manomètres. Introduire deux
pastilles de soude dans le support prévu.
Veiller au bouchonnage correct lors de la mise en place des bouchons.
Mettre en culture a 20°C pendant 5 jours.
Point important :
Lors de manipulations d'échantillons, il convient d'éviter les brassages trop énergiques
qui pourraient y favoriser la dissolution d'oxygène et ainsi influer sur les mesures. Nous nous
sommes aperçu (trop tard) que la sonde oxymétrie pouvait entrer dans le flacon d'incubation.
Abstract
When disposing of household and similar waste in a landfill site (example CET of Corso)
process that is increasingly used in Algeria, it forms liquid leachate must be treated before
discharge. Untreated leachate is not only a potential source of pollution of ground water, but
also a bad example for the proper management of household waste. These leachates were
the subject of a physico-chemical treatment by flocculation coagulation, but also by
biological treatment in an aerated bioreactor batch process, these treatments resulted in a
relatively large reduction of organic and inorganic filler. To achieve a higher removal
efficiency of pollution, complementary treatments were applied.
Keywords : waste, CET, leachate, pollution, treatment, coagulation-flocculation,
bioreactor, organic and inorganic filler, complementary treatments.
الملخص
عند التخلص من النفايات المنزلية والمماثلة في موقع مكب النفايات (مثل مركز الدفن التقني كورسو) العملية التي يتم
العصارة غير المعالجة ليست. تتشكل العصارة والتي يجب أن تعالج قبل رميها،استخدامها بشكل متزايد في الجزائر
هاته العصارة. ولكن أيضا مثاال سيئا للتكفل الصحيح بالنفايات المنزلية،فقط مصدرا محتمال للتلوث المياه الجوفية
التسبخ" ولكن أيضا عن طريق المعالجة البيولوجية بمفاعل حيوي ذو-خضعت لمعالجة فيزيائوكميائية بطريقة "التخثر
ألجل. وأسفرت هذه العالجات في انخفاض كبير نسبيا من الحمولة العضوية والمعدنية.تهوية يعمل بشكل متقطع
. قمنا بتطبيق عالجات إضافية،الحصول على فعالية جد عالية لنزع التلوث
التسبخ‚ مفاعل حيوي ثنائي- النفايات‚ مركز الدفن التقني‚ العصارة‚ التلوث‚ معالجة‚ التخثر:الكلمات المفتاحية
.االطوار‚ الحمولة العضوية والمعدنية‚ عالجات إضافية