Incidences des conditions opératoires sur la qualité des composts, les émissions gazeuses et les odeurs en compostage sous aération forcée : corrélation entre odeur et composition des émissions

par Vincent Blazy

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Suzelle Barrington et de Amaury de Guardia.


  • Résumé

    La pérennité du compostage est cautionnée à une meilleure maîtrise de la qualité des composts ainsi que des émissions gazeuses. Ces deux critères dépendent en partie des conditions de compostage. Néanmoins, le contrôle des émissions gazeuses et des odeurs ne peut se circonscrire à une seule stratégie préventive. L'identification des composés responsables de l'odeur apparaît comme un enjeu permettant d'augmenter l'efficacité des solutions curatives. Cette thèse a eu pour double objectif d'évaluer l'influence des déterminants des procédés de compostage par aération forcée sur la qualité des composts, les émissions gazeuses et les odeurs en compostage et stockage ainsi que d'investiguer les corrélations entre composition chimique (CC) et concentration d'odeur (CO)des gaz émis. Le déchet et le structurant utilisés ont été des boues d'abattoir de porcs et des plaquettes de bois. L'influence des conditions opératoires a été évaluée en réacteur de compostage au regard des critères que sont la stabilisation, l'hygiènisation, le séchage et la conservation de l'azote. Un taux d'aération intermédiaire, un ratio structurant/déchet (S/D) >1 et une granulométrie >10mm semblent être les conditions répondant au mieux aux attentes d'un traitement par compostage. L'étude de l'influence des conditions sur les composés gazeux suspectés les plus contributrices des odeurs a conduit à une caractérisation exhaustive des émissions d'ammoniac, d'hydrogène sulfuré, des mercaptans par piégeage chimique et des COV par TD-GC-MS. L'identification des composés potentiellement contributeurs de l'odeur s'est basée sur le calcul d'unité d'odeur (UO) de chacun des composés i.e. le rapport de leur concentration chimique sur leur seuil olfactif, à leur pic d'émission. Les conditions opératoires générant le moins d'émissions sont un faible taux d'aération, un ratio S/D >1 et une granulométrie >10mm. Le potentiel des conditions opératoire à diminuer les émissions de composés odorants est toutefois limité. Les travaux venant d'être décrits ont été complétés d'une part par des mesures olfactométriques des émissions et leur corrélation à leur CC et d'autre part par la mise en œuvre de simulations de stockage en vue de comparer leurs émissions et odeurs à celles du compostage. Ces caractérisations ont montré que les pics d'odeurs en compostage sont 50 fois supérieurs à ceux du stockage. Deux types de corrélations entre la CC et la CO des gaz issus du compostage et du stockage ont été investiguées. Le premier type présume que la CO correspond à la somme des UO des composés du mélange. Le second suppose que la CO du mélange corresponde à l'UO la plus élevée (UOMAX) parmi l'ensemble des composés du mélange. Une analyse qualitative et quantitative des types de corrélations testés a indiqué qu'UOMAX est plus proche de la CO mesurée. Seuls trois composés, l'hydrogène sulfuré, le méthanethiol et la triméthylamine rendent compte des odeurs mesurées.

  • Titre traduit

    Process conditions influence on compost quality, gaseous emissions and odours under forced aeration composting : correlation between odour and composition of the emissions


  • Résumé

    Compost sustainability requires a better control of its compost quality and its gaseous emissions. Both were influenced by composting conditions. Nevertheless, controlling gaseous emissions and their odour can’t be assumed by a single preventive approach. The identification of the compounds involved in odour is also a way to improve the efficiency of curatives solutions. This thesis has been the dual objectives to assess the influence of the principal process conditions for the forced aeration composting on compost quality, gaseous emissions and odours during composting and storage, as well as find out a correlation between the chemical composition (CC) and the odour concentration (OC) of the emissions. The waste and the bulking agent used were pig slaughterhouse sludge and wood chips. The influence of the composting process conditions was studied on stabilization, disinfection, drying and nitrogen conservation during composting in pilot reactors. An intermediate rate, a bulking agent/ waste (BA/W) ratio >1 and a particle size >10mm seemed to be the optimal conditions which satisfy composting treatment expectations. The study of the composting process influence on the gaseous compounds supposed as main potential odour contributors led to an gases exhaustive characterizations, including: ammonia, hydrogen sulphide and mercaptans were quantified by chemical traps while TD-GC-MS was used for VOC. Compounds were screened as main odour contributor based on the compute of their odour unit (OU) of each compounds i.e. dividing their chemical concentration by their odour threshold, at their events of peak emission. The composting process conditions which reduced the emissions were, a low aeration rate, a high BA/W ratio and a particle size > 10mm. Composting process conditions had a limited impact on reducing emissions of odorous compounds. Further works were performed for establish a more accurate odour emission evaluation. On a first hand, olfactometric measurements were carried out in order to be correlated with their CC. On a second hand, experiments were designed to simulate storage with a view to compare their emissions and their odours with that in composting. These characterizations showed that the peaks of the odour emissions were found 50 folds higher during composting than during storage. Two types of correlations were investigated between the CC and the OC of gas samples from composting and storage. The first one assumed that, the OC of gas sample was equal to the sum of the OU of every odorous compound. The second one consisted to consider the OC was equal to the highest OU (OUMAX) of the most odorant compound in the sample. Qualitative and quantitative analyses were tested for the both correlation types, indicating that OUMAX is the expression which can provide the most accurate prediction of OC. Only three main odorous compounds were identified: trimethylamine, hydrogen sulphide and methanethiol.


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