Étude de la matière organique de boues de station d'épuration. Influence de différents procédés de traitement des boues

Impact of different treatment processes on the organic matter of sewage sludge

• Auteur / Autrice : marie Collard
• Direction : Laurent Lemée, Benoît Teychené
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance le 26/10/2015
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Derenne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Lemée, Benoît Teychené, Nathalie Karpel vel Leitner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edith Parlanti, Marc Héran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution moléculaire

Pyrolyse

Déchets -- Valorisation

Matière organique

Boues d'épuration

Mots clés libres

Boues de stations d'épuration

Matière organique

Thermochimiolyse

Procédés de séchage

Accélérateur d'électrons

Méthanisation

Sewage sludge

Organic matter

Thermochemolysis

Drying processes

Electron-Beam

Anaerobic digestion

Résumé

Cette étude porte sur l’influence de différents traitements sur les caractéristiques et l’évolution de la matière organique de boues de stations d’épuration (Step). Les échantillons étudiés proviennent de 3 stations municipales de la Vienne. Le premier volet développé au cours de l’étude a pour but la mise au point d’une méthode d’analyse qualitative et quantitative des constituants des boues de Step. Les résultats obtenus démontrent le potentiel de la thermochimiolyse-GCMS à caractériser, sans extraction préalable, la matière organique d’un échantillon brut. Le deuxième volet de cette thèse s’est intéressé à l’influence de différents traitements (séchages, accélérateur d’électrons et méthanisation) sur l’évolution de la matière organique. Ainsi, le séchage thermique provoque une fragilisation de la matière organique, le séchage solaire une complexification et les lits plantés de roseaux n’ont pas d’influence significative à court terme. L’application du procédé d’oxydation avancé sur une boue flottée a provoqué une acidification et des changements structuraux de la matière organique. Ainsi une faible dose (1,25 kGy) a conduit à une complexification de la matière organique alors qu’une plus forte dose (50 kGy) semble la fragiliser. La modification de la matière organique à l’issue du procédé de méthanisation concerne uniquement la fraction lipidique et notamment des acides gras.

This study investigated the influence of different treatments on the characteristics and evolution of organic matter of municipal wastewater sludge. For this, three municipal wastewater treatment plants of Vienne department were sampled.The first phase developed during the study focused on the improvement of a method for qualitative and quantitative analysis of the sewage sludge’s constituents. The presented results demonstrate the strong potential of the thermochemolysis-GCMS to characterize, without extraction, the organic matter of a raw sample.The second part of this Ph.D has focused on the influence of various treatments (drying, electron beam and methanation) on the evolution of organic matter. Thus, the thermal drying causes weakening of the organic matter while the solar drying induces its complexification and reed beds induce no significant change. The application of an advanced oxidation process on a floated sludge caused acidification and structural changes of the organic matter. A low dose (1.25 kGy) led to more complex organic matter, while a higher dose (50 kGy) seems to weaken it. The changes in organic matter induced by anaerobic digestion mainly concerned the lipid fraction, in particular fatty acids.