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Peer Reviewed
See detailBoues de vidange des fosses septiques: Caractérisation et voies de valorisation-Cas du Burundi
Nsavyimana, Gaston ULg

Conference (2013, October 04)

Les fosses septiques (F.S) sont classées parmi les digesteurs anaérobies les plus utilisés au monde dans le domaine de traitement des eaux usées (McCarty, 2001; Coelho et al., 2003; Wibisono et al., 2003 ... [more ▼]

Les fosses septiques (F.S) sont classées parmi les digesteurs anaérobies les plus utilisés au monde dans le domaine de traitement des eaux usées (McCarty, 2001; Coelho et al., 2003; Wibisono et al., 2003). Cependant, un des grands problèmes d’utilisation de ces dispositifs, est la gestion des boues de vidange (Strauss et al., 1997; Strauss et al., 2000; Koanda, 2006). Cette étude vise à: (i) caractériser les boues de vidange des FS et déterminer leur potentiel méthanogène; (ii) élaborer des modèles prédictifs de production cumulée maximale de biogaz à partir de quelques caractéristiques si les boues sont digérées; (iii) quantifier l'intérêt de leur co-digestion anaérobie avec des déchets solides organiques des marchés en vue de leur valorisation énergétique. Des paramètres indicateurs de pollution comme: DCOtotale, DCOsoluble, DCOparticulaire, DBO5 totale, DBO5 soluble, DBO5 particulaire, DBOtotale infinie, MVS, MES, AGV, pH, SO42-, N-NH4+, Ntotal et PO43- ont par ailleurs été analysés sur des échantillons des boues de vidange de vingt et une fosses septiques. Pour une bonne interprétation des données, quelques ratios entre certains paramètres ont été déterminés. Il s’agit de: DCOtotale/DBOtotale infinie, DCOtotale/DBO5 totale , DCOpart. /MES , DBO5 part. /MES , MVS/MES , NH4+/DCOtotale , NH4+/Ntotal, NH4+/DCOsoluble, DCOsoluble/SO42-, DCOpart./DCOtotale, DCOsoluble/DCOtotale, DBOtotale infinie/MES, MVS/DCOsoluble et MVS/DBOtotale infinie. Au regard des tendances centrales (valeurs médianes) correspondant à ces rapports (adimensionnels) entre paramètres (et qui sont respectivement égaux à 2,06; 2,83; 1,29; 0,49; 0,76; 0,10; 0,73; 0,40; 358; 0,79; 0,20; 0,85; 2,23 et 0,93), une hypothèse de valorisation des boues de vidange par digestion anaérobie a été formulée et exécutée. Néanmoins, celles-ci produisent de faibles quantités de biogaz (2,09 m3 biogaz/m3 boues fraiches de FS après deux mois de digestion; dont la composition est de 71% CH4 contre 29 % CO2). Ces résultats ont toutefois servi de base à l’établissement des modèles prédictifs de production cumulée maximale de biogaz (cas de digestion des boues seules), (Equations 1 et 2). Ces modèles ont été élaborés à l'aide d'un logiciel de traitement statistique (statistica®), en appliquant un ajustement non linéaire de Gauss-Newton. (1), (voir version pdf) (2), (voir version pdf) Où P est en m3, MVS, DBOtotale infinie et DCOsoluble en kg/m3 Lorsque les boues des FS sont digérées à une température différente de celle reprise dans les Equations (1) et (2), la production cumulée maximale de biogaz à une température quelconque peut être calculée à partir de l'Equation (4). Celle-ci est inspirée de la relation de Rittman et McCarty (2001),(Equation 3) selon laquelle la température influence l'activité dans un réacteur biologique. (3), (voir version pdf) (4), (voir version pdf) Où PT désigne la production cumulée maximale de biogaz à température T; P30°C traduit la production cumulée maximale de biogaz à 30°C; symbolise l'activité maximale à la température d'expérimentation T_exp; représente l'activité maximale calculée à la température T et désigne le coefficient de température. Une analyse des paramètres statistiques relatifs au modèle traduit par l’Equation (1) montre que la proportion de la variance expliquée du modèle vaut 0.97, avec un coefficient de détermination (R2) de 0.98. Cela indique une forte corrélation entre la variable dépendante (qui n'est rien d'autre que la production cumulée maximale de biogaz) et la variable indépendante (à savoir le rapport MVS/DBObrute infinie), ce qui explique la fiabilité du modèle. Quant au modèle traduit par l’Equation (2), la proportion de la variance expliquée équivaut à 0.96 tandis que le R2 vaut 0.98, ce qui renseigne, comme pour le premier modèle, d'une forte corrélation entre la production cumulée maximale de biogaz et le rapport MVS/DCOsoluble. Les valeurs des rapports MVS/DCOsoluble (2,23) et MVS/DBOtotale infinie (0,93) montrent en outre que ces boues contiennent plus de biomasse épuratrice que de substrat. Cette étude a montré que bien que les boues de vidange des fosses septiques (FS) soient presque stabilisées du point de vue valorisation énergétique, elles contiennent beaucoup de biomasse épuratrice qui peuvent servir d'inoculum pour la dégradation d'autres déchets, notamment les déchets solides fermentescibles. A cet effet, des essais dans des réacteurs pilotes (échelle de laboratoire) ont été exécutés pour évaluer l’intérêt de co-digestion anaérobie des boues de vidange des FS avec des déchets solides fermentescibles (déchets des marchés). L’étude a été menée en cinq scenarii différents, définis sur base d’un critère « Ratio: MVSFS/MOVdéchets ». En d’autre terme, ce critère n’est rien d’autre que le rapport biomasse-substrat. Les ratios: MVSFS/MOVdéchets respectivement égaux à 0,3; 0,5; 1; 1,5 et 2 ont été évalués. Le rapport MVSFS/MOVdéchets égal à 0,3 est jugé optimal pour une bonne valorisation de ces déchets avec un taux de production maximal de biogaz égal à 12,14 m3 biogaz/m3 mélange frais de gadoues-déchets. La composition du biogaz produit est de 65,6% CH4 de moyenne contre 34,4% de CO2 de moyenne. Cette étude démontre donc que ces déchets (boues de vidange et déchets solides fermentescibles) peuvent alors être considérés comme une ressource et non comme un problème . Mots clés: Fosses septiques; Boues de vidange; Caractérisation; Biomasse épuratrice; Potentiel méthanogène; Co-digestion anaérobie; Déchets solides organiques; Valorisation énergétique. [less ▲]

Detailed reference viewed: 20 (9 ULg)
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Peer Reviewed
See detailCo-digestion anaérobie des boues de vidange des fosses septiques avec les déchets des marchés fermentescibles
Nsavyimana, Gaston ULg

Poster (2012, November 09)

L’assainissement des eaux usées domestiques dans les villes africaines en général et dans les villes burundaises en particulier, se fait presque exclusivement par les techniques d’assainissement ... [more ▼]

L’assainissement des eaux usées domestiques dans les villes africaines en général et dans les villes burundaises en particulier, se fait presque exclusivement par les techniques d’assainissement individuel, notamment les fosses septiques (F.S). Par ailleurs, la gestion des boues de vidange des F.S, lorsqu’elles sont remplies constitue aussi un problème qui n’a pas encore trouvé une solution adéquate. Ces déchets sont généralement déversés sans aucun contrôle (lieux, manutentions), ce qui occasionne des risques sérieux pour la santé de la population (maladies d’origine hydrique, paludisme, etc.) et pour l’environnement (odeurs, pollution des nappes et eaux de surface, esthétique de la ville, etc.). Une optimisation de leur gestion s’avère donc plus que nécessaire. En plus de la problématique de gestion de ces derniers, les déchets de marché sont aussi produits quotidiennement en quantité importante et constituent aussi une problématique quant à leur gestion. La caractérisation la plus approfondie possible de ces déchets a constitué une étape clé de notre recherche quant à l’orientation sur l’étude de leur valorisation. Quelques ratios par rapport à certains paramètres de pollution (cas des boues de vidange), permettant de s’orienter à telle ou telle autre filière de leur valorisation ont été calculés sur base des valeurs expérimentales. Il s’agit de: MVS/MES, DBObrute ∞ /MVS, DCOs/MVS, DCOpart./DCObrute, DBO5 part./DBO5 brute, DCO brute/DBObrute ∞, DCO part./MES, DBO5 part/MES, DCOs/SO42- , N-NH4+/DCObrute, N-NH4+/DCOs, N-NH4+/NTotal.. Les valeurs liées à ces derniers sont repris sur le poster. Au regard des résultats sur la caractérisation, une hypothèse sur l’investigation par rapport à la modélisation de production de biogaz à partir des boues de vidange des F.S a été formulée et exécutée. Les résultats nous ont montré une faible production de biogaz d’environ 2,09 m3 biogaz/ m3 de boues de vidange F.S après 2 mois de digestion. Seuls 12,33% de DCO brute ont été éliminés et de cette DCO éliminée, 95% est transférée en CH4. Le taux de production de CH4 correspondait à 0,33 m3 CH4/ kg DCO éliminé. Le biogaz produit a montré une composition en CH4 de 71 % contre 29 % de CO2. La combinaison des résultats sur la caractérisation approfondie des boues de vidange et la modélisation de production de biogaz à partir de ces dernières nous prouvent que les boues de vidange des F.S sont presque stabilisées du point de vue valorisation énergétique. Par contre, elles contiennent beaucoup plus de biomasse (anaérobie) épuratrice que le substrat, ce qui nous a permis de formuler une autre hypothèse sur l’investigation par rapport à la co-digestion anaérobie de ces boues de vidange avec les déchets solides de marché fermentescibles. Que ce soit pour les boues de vidange des fosses septiques ou les déchets de marché fermentescibles, des échantillons représentatifs ont été utilisés. L'échantillonnage a été réalisé à Bujumbura (Burundi). Sachant que les boues de vidange constituent une bonne source de biomasse et que les déchets de marché fermentescibles constituent leur source de nourriture, un critère « rapport: MVS F.S /MOV déchets » qui n’est rien d’autre que le rapport biomasse-substrat a été fixé pour évaluer de manière quantitative l’intérêt de leur co-digestion. Cinq scénarii ont été formulés : MVS F.S /MOV déchets = 0,3; MVS F.S /MOV déchets = 0,5; MVS F.S /MOV déchets = 1 ; MVS F.S /MOV déchets = 1,5; MVS F.S /MOV déchets = 2. Le meilleur scénario (MVS F.S /MOV déchets = 0,3) a permis une amélioration de rendement de 737% de production de biogaz par rapport à la digestion des boues de vidange seules, soit 12,6 m3 biogaz/m3 de mélange gadoues-déchets après 38 jours de digestion. La température étant été fixé à 30°C. La composition du biogaz produit est de 65,6% CH4 de moyenne contre 34,4% de CO2 de moyenne. Le rapport MVS F.S /MOV déchets = 0,3 a été donc considéré optimal pour une bonne gestion de ces déchets de nature diverse. Il permet aussi d’apporter une valeur ajoutée quant à la solution au problème de crise énergétique qui est aussi de grande envergure au Burundi. En définitive, cette recherche démontre que les déchets (boues de vidange des F.S et déchets de marché fermentescibles) peuvent être considérés comme une ressource et non comme un problème. Leur co-traitement permettrait, tout en réduisant les nuisances associées à ces déchets, de produire une énergie valorisable et de fournir in fine un produit compostable de meilleure qualité. Mots clés: Fosses septiques; Boues de vidange; Caractérisation; Biomasse épuratrice; Potentiel méthanogène; Co-digestion anaérobie; Déchets solides organiques; Valorisation énergétique. [less ▲]

Detailed reference viewed: 19 (11 ULg)
See detailLe biogaz, source d'énergie locale et internationale
Adam, Gilles ULg; Nsavyimana, Gaston ULg

Conference given outside the academic context (2010)

Le biogaz est une énergie renouvelable simple encore trop peu exploitée malgré les innombrables ressources en biomasse valorisables par cette filière. En Belgique, la méthanisation à la ferme utilise les ... [more ▼]

Le biogaz est une énergie renouvelable simple encore trop peu exploitée malgré les innombrables ressources en biomasse valorisables par cette filière. En Belgique, la méthanisation à la ferme utilise les déchets organiques des exploitations (lisier, fumier). Ceux-ci sont méthanisés pour produire du biogaz, valorisé en énergie électrique et chaleur, et du digestat, la fraction liquide, utilisé comme fertilisant. En Afrique, en plus d'être une source d'énergie, la méthanisation est utile dans le traitement des eaux usées. La valorisation des boues de vidange des fosses septiques pour produire du biogaz s'avère une solution pour nombre de villes africaines dont la gestion de ces boues n'est pas contrôlée et présente d'énormes risques sanitaires et environnementaux. Voici comment la méthanisation est une solution aux problèmes environnementaux et énergétiques dans divers pays, développés et en développement. [less ▲]

Detailed reference viewed: 81 (11 ULg)