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Table des matières
LISTE DES FIGURES
GLOSSAIRE
RESUME
ABSTRACT
INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR L`ASSAINISSEMENT ET LA GESTION DES BOUES DE VIDANGE
1.1 Contexte de l’assainissement en Afrique
1.1.1 Les modes ou systèmes d’assainissement existants
1.1.2 Les taux de couverture en assainissement.
1.2 Les acteurs impliqués dans l’assainissement des excrétas et des eaux usées au Sénégal .
1.3 Les modes de financement des investissements et des charges récurrentes.
1.4 Les principaux problèmes émergents.
1.5 Forces et faiblesses des modes de gestion actuelle des boues de vidange
1.6 Gestion des boues de vidange
1.6.1 Pollutions issues des boues de vidange
1.6.2 Risques liés à la mauvaise gestion des BV
1.6.2.1 Risques sanitaires
1.6.2.2 Risques écologiques
1.6.2.3 Risques esthétiques
CHAPITRE 2 : GENERALITÉS SUR LES PROCÉDÉS DE SÉCHAGE DES BOUES DE VIDANGES DOMESTIQUES
2.1 Problématique des boues de vidange domestiques
2.1.1 Production de boues de vidange
2.1.2 Collecte de boues de vidange
2.2 Composition globale des boues de vidange
2.2.1 Différentes formes d`eau dans les boues
2.2.2 Caractéristiques des eaux usées
2.2.3 Composition physico-chimique et parasitologie et caractéristiques des BV
2.3 Principes physiques de traitement des boues de vidange
2.3.1 Mécanisme gravitaire
2.3.2 Filtration
2.3.3 Conditionnement
2.3.4 Décantation
2.3.5 Facteurs influençant la déshydratation
2.3.6 Evaporation
2.3.7 Centrifugation
2.4 Contexte du développement des lits de séchage non plantés
2.4.1 Principe de traitement
2.4.2 Paramètres influençant les lits de séchage non plantés
2.4.2.1 Facteurs climatiques
2.4.2.2 La nature des boues de vidange
2.4.2.3 Charge hydraulique
2.4.2.4. Epaisseur de boue appliquée
2.5 Construction de lit de séchage non plant
2.5.1 Massif filtrant et gravier
2.5.2 Enlèvement des biosolide
2.6 Innovation et adaptation dans les lits de séchage
2.6.1 Séchage sous serre
2.6.2 Système de tuyau
2.6.3 Conditionnement des boues de vidange
2.7 Conclusion partielle
CHAPITRE 3 : GENERALITES SUR LES TECHNIQUES DE VALORISATION DES BOUES DE VIDANGE
3.1 Introduction
3.2 Réutilisation énergétique des boues de vidange
3.2.1 Energies renouvelables
3.2.3 Principes de combustion
3.2.3.1 Facteurs qui influent la combustion
3.2.3.2 Avantages de la combustion
3.2.4 Combustion de boues de vidange
3.2.5 Biogaz
3.3 Valorisation agronomique des boues de vidange
3.3.1 Compostage : principe et mécanisme
3.3.2 Avantages économiques, sanitaires et environnementaux de compostage des boues de vidange
3.3.3 Perception de la réutilisstion des boues de vidange dans l`agriculture
3.4 Protéine produite des boues de vidange
CHAPITRE 4 : OPTIMISATION DU SECHAGE DES BOUES DE VIDANGE SUR LITS DE SÉCHAGE NON PLANTES
4.1 Introduction
4.2 Matériel et méthodes
4.2.1 Station expérimentale
4.2.1.1 Bassin de stockage
4.2.1.2 Bassins de décantation/épaississement
4.2.1.3 Digesteur anaérobie primaire et bassin anaérobie secondaire
4.2.1.4 Lits de séchage non plantés
4.2.2 Mise en œuvre du protocole expérimental
4.2.3 Mode d`échantillonnage
4.2.4 Paramètres suivis et méthodes d`analyses
4.2.4.1 Détermination des capacités de drainage des lits
4.2.4.2 Détermination des performances épuratoires
4.2.4.3 Suivi des paramètres météorologiques
4.2.4.4 Suivi du séchage des BV
4.2.4.5 Quantification des œufs d`helminthes viables
4.2.4.6 Détermination de la qualité énergétique
4.2.4.7 Détermination des métaux lourds
4.3 Résultats et discussions
4.3.1 Caractéristiques des boues utilisées dans l`étude.65
4.3.2 Déshydratation des boues de vidange sur lits de séchage
4.3.3 Séchage des boues de vidange
4.3.3.1 Influence de la serre sur le séchage en saison des pluies
4.3.3.2 Influence de la serre sur le séchage en saison sèche
4.3.3.3 Influence du retournement sur le séchage des BV
4.3.4 Qualités énergétique et sanitaire des biosolides
4.3.4.1 Pouvoir calorifique des biosolides
2.3.4.2 Quantification des œufs d`helminthes dans les biosolides
4.3.4.3 Teneurs en métaux lourds des biosolides
4.3.5 Performances épuratoires
4.3.5.1 Température et pH de la boue et des percolâts
4.3.5.2 Conductivité électrique et potentiel d`oxydo-réduction de la boue et des percolâts
4.3.5.3 Teneur en matières sèches (MS) de la boue et des percolâts
4.3.5.4 Teneur en matières volatiles sèches (MVS) de la boue et des percolâts.
4.3.5.5 Teneur en demande chimique en oxygène (DCO) de la boue et des percolâts
4.3.5.6 Teneur en azote total (NTK) de la boue et des percolâts8
4.3.5.7 Teneur en azote ammoniacal (NH4 +) de la boue et des percolâts
4.3.5.8 Teneur en nitrates (NO3 −) de la boue et des percolâts
4.3.5.9 Teneur en nitrite (NO2 −) de la boue et des percolâts
4.3.5. Teneur en phosphore total (PT) de la boue et des percolâts
4.3.5. Teneur en orthophosphates (PO43−) de la boue et des percolâts
4.6 Conclusion partielle
CHAPITRE 5 : VALORISATION ENERGETIQUE DES BOUES DE VIDANGE
5.1 Introduction
5.2 Matériel et méthodes
5.2.1 Dispositif expérimental
5.2.1.1 Lits de séchage sous serre
5.2.1.2 Four pilote de combustion des biosolide
5.2.2 Mise en œuvre du protocole expérimental
5.2.2.1 Enquêtes sur les ménages
5.2.2.2 Caractérisation des boues de vidange
5.2.2.3 Méthodes de remplissage des lits de séchage
5.2.2.4 Formes des boues séchées
5.2.3 Paramètres suivis
5.2.3.1 Détermination des paramètres physico-chimiques
5.2.3.2 Séchage de boues de vidange
5.2.3.3 Méthodologie de détermination des parasites
5.2.3.4 Détermination du pouvoir calorifique
5.2.3.5 Four de combustion des biosolides
5.3 Résultats et discussions
5.3.1 Enquêtes sur les ménages
5.3.1.1 Sites de collecte des boues de vidange
3.3.1.2Fréquence de curage des ouvrages d`assainissement
5.3.1.3 Nature des ouvrages d`assainissement autonome
5.3.2 Caractéristiques des boues de vidange
5.3.2.1 Paramètres physico-chimiques et biologiques des boues
5.3.2.2 Variabilité des boues de vidange
5.3.3 Séchage des boues de vidange
5.3.4 Qualité sanitaire des boues de vidange Alsane SECK ~ viii ~ Thèse de Doctorat Unique ED-SEV, 2
Table des matières
5.3.4.1 Identification et quantification des parasites dans les boues liquides
5.3.4.2 Abattement parasitaire
5.3.4.3 Résistance des Ascaris
5.3.5 Pouvoir calorifique
5.3.6 Combustion des biosolides
5.3.6.1 Combustion des biosolides sous forme cube
5.3.6.2 Combustion de biosolides sous forme gâteau
5.3.6.3 Combustion des biosolides sous forme briquett
5.3.6.4 Combustion du charbon de bois
5.3.6.5 Combustion de composite faite de biosolides sous forme cube et de charbon de bois
5.3.6.6 Combustion de composite fait de biosolides sous forme gâteau et de charbon de bois
5.3.6.7 Résumé des différentes formes de combustion
5.3.6.8 Quantification des résidus de combustion
5.3.7 Détermination de la teneur en dioxyde de carbone (CO2)
5.4 Conclusion partielle
CHAPITRE 6 : ÉTUDE SUR LES FILTRES ALTERNATIFS AU FILTRE À SABLE POUR LA
DÉSHYDRATATION DES BOUES DE VIDANGE
6.1 Introduction
6.2 Matériels et méthodes
6.2.1 Dispositif expérimental
6.2.1.1 Massifs filtrants
6.2.1.2 Structure du dispositif expérimental
6.2.2 Mise en œuvre du protocole expérimental
6.2.3 Méthodes d`échantillonnage
6.2.4 Méthodes d`analyse
6.3 Résultats et discussions
6.3.1 Caractéristiques des boues de vidange utilisées dans l`étude
6.3.2 Quantification du percolât
6.3.2.1 Influence de la maille sur la percolation
6.3.2.2 Influence de la charge sur la percolation
6.3.2.3 Influence de la charge sur la durée de percolation
6.3.2.4 Influence des charges et des mailles sur la vitesse de percolation
6.3.3 Séchage des boues de vidange
6.3.3.1 Influence de la nature du massif filtrant sur le séchage
6.3.3.2 Influence du retournement de la boue sur le séchage
6.3.3.3 Séchage avec retournement de 3 kg MS/m2 *an sur les massifs filtrants de mailles M1 ou M2
6.3.3.4 Séchage avec retournement pour 45 kg MS/m2
*an sur massifs filtrants de mailles M1 et M2
6.3.3.5 Influence de la charge sur le séchage des BV
6.3.4 Efficacité des massifs filtrants sur l`élimination des polluants
6.3.4.1 Elimination des particules solides (MS, MES et MVS) et de la DCO
6.3.4.2 Elimination des nutriments (NTK et NO3 −)
6.3.4.3 Caractéristiques physico-chimiques du percolât
6.4 Conclusion partielle
CHAPITRE 7 : ETUDE DES PHENOMENES DE COLMATAGE DES MASSIFS FILTRANTS DANS LE TRAITEMENT DES BOUES DE VIDANGE
7.1 Introduction
7.2 Matériel et méthodes
7.2.1 Dispositif expérimental
7.2.2 Préparation des boues de vidange
7.2.3 Mise en œuvre du protocole expérimental
7.2.4 Paramètres suivis dans les BV et dans les percolâts
7.3 Résultats et discussions
7.3.1 Caractéristiques des boues utilisées dans l`étude
7.3.2 Quantification du percolât
7.3.2.1 Influence de la nature du massif filtrant sur la percolation
7.3.2.2 Influence de la charge sur le drainage du percolât
7.3.3 Elimination des polluants par les massifs filtrants9
7.3.3.1 Evolution du pH des boues appliquées et des percolâts collectés
7.3.3.2 Conductivité électrique (CE)
7.3.3.3 Elimination des sels
7.3.3.4 Elimination des matières sèches (MS)
7.3.3.5 Elimination des matières volatiles sèches (MVS)
7.3.3.6 Elimination des matières en suspension
7.3.3.7 Elimination de la demande chimique en oxygène (DCO)
7.3.3.8 Abattement de la demande biochimique en oxygène (DBO5)
7.4Conclusion partielle
CHAPITRE 8 : EVALUATION DES CONDITIONNEMENTS ORGANIQUES DANS LA SÉPARATION SOLIDELIQUIDE DES BOUES DE VIDANGE DE DAKAR
8.1 Introduction
8.2 Matériels et méthodes
8.2.1 Coagulants organiques
8.2.1.1 Moringa oleifera
8.2.1.1.1 Historique
8.2.1.1.2 Composition chimique de Moringa oleifera
8.2.1.1.3 Composition minérale de gousses et graines fraiches de Moringa oleifera
8.2.1.1.4 Composition moléculaire de la graine et des feuilles de Moringa oleifera
8.2.1.2 Jatropha curcas
8.2.1.2.1 Description
8.2.1.2.2 Composition chimique de Jatropha curcas
8.2.1.2.3 Composition minérale de Jatropha curcas
8.2.1.3 Calotropis procera
8.2.1.3.1 Historiqu
8.2.1.3.2 Composition chimique de Calotropis procera
8.2.1.3.3 Composition minérale de Calotropis procer
8.2.1.3.4 Composition moléculaire de feuille et tige de Calotropis procera
8.2.2 Mise en œuvre du protocole expérimental
8.2.2.1 Échantillonnage des boues fraiches
8.2.2.2 Préparation des coagulants
8.2.2.3 Préparation des solutions
8.2.2.4 Coagulation-floculation par jar test
8.2.2.5 Décantation des BV dans des cônes
8.2.2.6 Résistance Spécifique à la Filtration
8.2.2.7 Paramètres suivis
8.3 Résultats et discussions
8.3.1 Caractérisation des BV utilisées dans cette étude
8.3.2 Traitement des boues non conditionnées
8.3.2.1 Décantation des boues non conditionnées
8.3.2.2 Filtrabilité de la boue non conditionnée
8.3.3 Conditionnement de BV avec de la poudre de graines de Moringa oleifera
8.3.3.1 Évolution de la teneur en MES dans les surnageants
8.3.3.2 Suivi de l’Indice de boue8
8.3.3.3 Évolution de la DCO dans le surnageant conditionné
8.3.3.4 Filtrabilité de la boue conditionnée avec la poudre de graine de Moringa oleifera
8.3.4 Conditionnement de la boue avec la poudre de Jatropha Curcas
8.3.4.1 Évolution des teneurs en MES dans le surnageant conditionné avec de la poudre de graine de Jatropha curcas
8.3.4.2 Filtrabilité de la boue conditionnée avec la poudre de graines de Jatropha curcas
8.3.5 Conditionnement de la boue avec la poudre de feuilles de Calotropis procera
8.3.5.1 Suivi de la réduction de la teneur en MES dans le surnageant
8.3.5.2 Filtrabilité de boue conditionnée avec de la poudre de feuilles de Calotropis procera3
8.3.5.3 Rentabilité économique de Moringa oleifera.4
8.4 Conclusion partielle5
CHAPITRE 9 : OPTIMISATION DES CONDITIONNEMENTS POUR AMELIORER LA SEPARATION SOLIDE/LIQUIDE DES BOUES DE VIDANGE
9.1 Introduction
9.2 Matériels et méthodes
9.2.1 Présélection des coagulants
9.2.2 Préparation des coagulants
9.2.3 Echantillonnage des boues de vidange
9.2.4 Conditionnement des boues de vidange
9.2.5 Définition de la dose optimale des coagulants
9.2.5.1 Expérience de décantation dans de cônes Imhoff
9.2.5.2 Expérience de Résistance Spécifique à la Filtration
9.2.5.3 Critères de choix du dosage optimal
9.2.6 Tests sur colonnes
9.2.6.1 Sélection des coagulants pour des tests sur colonne
9.2.6.2 Colonnes de décantation
9.2.6.3 Colonnes de séchage
9.2.7 Comparaison des coagulants
9.2.8 Paramètres suivis
9.2.8.1 Préparation des échantillons au laboratoire
9.2.8.2 Analyses des matières solides
9.2.8.3 Analyse des paramètres chimiques
9.3 Résultats et discussion
9.3.1 Caractéristiques des boues de vidange
9.3.2 Détermination de la dose optimale de coagulant
9.3.2.1 Boues de vidange non conditionnées
9.3.2.2 Conditionnement de la BV avec des polyélectrolytes synthétiques
9.3.2.3 Conditionnement de la BV avec le chitosane
9.3.2.4 Conditionnement de la BV avec Moringa oleifera
9.3.2.5 Conditionnement de la BV avec la chaux
9.3.3 Tests sur colonne
9.3.3.1 Sélection des coagulants pour les tests sur colonne
9.3.3.2 Colonnes de décantation
9.3.3.3 Colonnes de séchage
9.4 Comparaison des coagulants
9.5 Effets des conditions de mélange
9.6 Conclusion partielle
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
BIBLIOGRAPHIE