Ecole Doctorale

Sciences de l'Environnement

Spécialité

Sciences de l'environnement: Chimie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

TRAITEMENT DE LIXIVIAT,COMPOST,BIODEGRADATION,RECYCLAGE,BOUES DE STATION D'EPURATION,

Keywords

LEACHATE TREATMENT,COMPOST,BIODEGRADATION,RECYCLING,SEWAGE SLUDGE,

Titre de thèse

Développement et validation d’un procédé de traitement sur site de lixiviats de composts de boues de stations d’épuration
Development and validation of an on-site treatment process for leachates from wastewater treatment plant sludge composts

Date

Jeudi 2 Mars 2023 à 14:00

Adresse

AIX-MARSEILLE UNIVERSITE 3 Place Victor Hugo 13003 Marseille Amphithéâtre Sciences-Naturelles

Jury

Rapporteur Mme Gaëtane LESPES Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)
Rapporteur Mme Marie-Noelle PONS Université de Lorraine
Examinateur Mme Florence VOUVE Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)
Directeur de these M. Frédéric THERAULAZ Aix-Marseille Université
CoDirecteur de these M. Pascal WONG-WAH-CHUNG Aix-Marseille Université

Résumé de la thèse

La gestion des déchets doit inéluctablement être intégrée dans nos modes de consommation. Les réflexions depuis plusieurs décennies autour du devenir de nos déchets ont abouti à une nouvelle orientation politique basée sur une économie durable et circulaire. L’un des principaux axes de cette politique est de promouvoir le recyclage des déchets. La valorisation organique, qui concerne le recyclage des déchets fermentescibles (déchets végétaux, boues issues du traitement des eaux usées, biodéchets, etc.), occupe une part importante dans la hiérarchie européenne des modes de traitement des déchets. Le compostage est l’un des principaux procédés qui assure le recyclage de ces déchets fermentescibles, mais il est lui-même générateur de déchets en produisant notamment des lixiviats. Les plateformes mettant en place ce type de procédé doivent ainsi également choisir des voies efficaces et économiquement viables pour gérer ces sous-produits de traitement. Ce projet de recherche s’inscrit dans une démarche collaborative avec une plateforme de compostage de MIATE (mélange de déchets verts et de boues de station de traitement des eaux) qui génère jusqu’à 3000 m3 par an de lixiviats. Afin d’éviter l’envoi de ses lixiviats en station d’épuration, la plateforme étudiée (Biotechna, 13) a initié ce projet de recherche dans l’objectif de lui apporter une solution « rustique » (i.e. facile à mettre en œuvre et peu couteuse financièrement et en personnel) basée sur la réutilisation et/ou le traitement sur site de ses lixiviats. La démarche que nous avons privilégiée a été de sélectionner, lors d’une première phase du travail, un mélange de substrats localement disponibles offrant des conditions optimales de rétention et de traitement des lixiviats. Au cours d’une seconde phase, le mélange sélectionné pour le traitement des lixiviats a été étudié à une échelle semi-industrielle prenant la forme d’un biotertre optimisé destiné à recevoir des aspersions régulières de lixiviats. L’enrichissement potentiel de certains composés chimiques ciblés a été étudié et une étude microbiologique a également été réalisée pour caractériser l’empreinte métabolique au sein du biotertre consécutive aux apports successifs de lixiviats. Parmi les composés chimiques suivis, certains sont contrôlés dans le cadre de la norme NFU 44-095 qui encadre la production de composts de boues de stations d’épuration. Une troisième et dernière phase du projet a permis d’étudier l’impact de la valorisation du substrat du biotertre ayant servi au traitement des lixiviats, dans le procédé industriel de compostage de Biotechna. Les résultats ont montré qu’un mélange composé de déchets verts broyés et de compost de déchets verts, dans des proportions respectives 80%/20%, offrait les meilleures conditions de rétention et de traitement des lixiviats. L’expérimentation destinée au suivi durant 2 mois du biotertre ainsi constitué a démontré l’absence d’enrichissement significatif des composés ciblés, en particulier de ceux contrôlés par la norme NFU 44-095, malgré les apports successifs et réguliers (bimensuels) de lixiviats. L’étude microbiologique n’a également pas mis en évidence une empreinte métabolique significativement différente que celle présente dans un biotertre de référence arrosé avec de l’eau potable. La valorisation finale du biotertre de traitement des lixiviats par son intégration en tête du procédé de compostage industriel de Biotechna a montré un impact (chimique et microbiologique) négligeable. Le procédé développé et validé offre une solution de conception simple et locale pour traiter les lixiviats de compost de la plateforme Biotechna, et adaptée pour une mise en place sur site. Il permet de répondre aux nouvelles orientations politiques en matière de gestion des déchets organiques tout en assurant sa pérennité et sa viabilité économique par rapport aux méthodes conventionnelles de traitement de lixiviats.

Thesis resume

Waste management must be inevitably integrated in our consumption outlines. The discussions for several decades on the future of waste have led to a new policy based on a sustainable and circular economy. One of the main axes is to promote waste recycling. Organic recovery, which deals with the recycling of fermentable waste (vegetable, sludge from wastewater treatment, biowaste, etc.), is one of the most used methods in the European hierarchy of waste treatments. Composting is one of the main processes that ensure the recycling of these fermentable wastes, but it is also responsible of waste production such as leachates . Platforms implementing this type of process must therefore also consider efficient and economically sustainable ways to manage the treatment of these by-products. This research project is a collaborative work with a MIATE composting platform (mixture of green waste and water treatment plant sludge) which generates up to 3000 m3 of leachate per year. In order to avoid the treatment of the leachates in a wastewater treatment plant, the studied platform (Biotechna, 13) initiated this project with the objective of providing a "rustic" solution (i.e. easy to implement, financially sustainable and low staff time consuming) based on the reuse and/or treatment of the leachates on site. In the first phase of the work, we selected a mixture of locally available substrates giving optimal results on leachate retention and treatment. In a second phase, the selected leachate treatment mixture was studied at a semi-industrial scale under the form of an optimized biopile designed to receive regular leachate sprays. The potential enrichment of some targeted chemical compounds was followed, and a microbiological study was also carried out to characterize the metabolic footprint all along the successive leachate inputs. Among the chemical compounds monitored, some are gathered in NFU 44-095 standard which frames the production of sewage plant sludge composts. A third and final phase of the project focused on the impact of the biopile substrate used for the treatment of leachate in Biotechna industrial composting process. The results showed that a mixture composed of shredded green waste and green waste compost, in a 80%/20% ratio respectively, allowed the best retention and treatment conditions of leachate. The experimentation was carried out during 2 months on the constituted biopile. The absence of significant enrichment of the targeted compounds, in particular of those controlled by the NFU 44-095 standard, was demonstrated in spite of the successive and regular (bi-monthly) leachates spraying. The microbiological study also did not reveal a significantly different metabolically footprint than that found in a reference biopile watered with clean water. The final valorization of the leachate treatment biopile through its incorporation as an input of Biotechna's industrial composting process showed a negligible impact (chemical and microbiological). The developed and validated process provides a simple solution to treat the leachates of Biotechna platform compost, which can be implemented on-site. The process fits with the new policy in terms of organic waste management and is economically sustainable compared to other conventional leachate treatments.