Amélioration de la biodégradabilité d’un lixiviat de décharge par les procédés électrochimiques non conventionnels

Abstract

Cette thèse a porté sur l’exploitation du potentiel des procédés électrochimiques pour le traitement d’un lixiviat de décharge réel, prélevé au niveau du centre d’enfouissement technique (CET) d’Alger. Ce traitement représente un défi majeur pour les méthodes conventionnelles en raison de la présence d’une forte charge organique difficilement biodégradable. Trois procédés électrochimiques ont été étudiés, incluant deux procédés électrochimiques d’oxydation avancée (l’oxydation anodique (OA) et l’électro-Fenton (EF)) et le procédé d’électrocoagulation. Le premier objectif a été de mettre en évidence les avantages et les limites de chaque procédé. Le second objectif a été d’apporter des éléments de réponse sur la position la plus pertinente que pourrait occuper ces procédés dans une filière de traitement complète, en prenant en compte le potentiel couplage avec un traitement biologique. Ces travaux se sont déroulés dans le cadre d’un programme de recherche collaboratif soutenu par le PHC Tassili (Algérie / France). Les procédés d’OA et EF ont été étudiés en réacteur discontinu à l’échelle du laboratoire. Différents matériaux d’anode et de cathode ont été comparés afin de sélectionner la configuration la plus pertinente pour l’élimination des espèces organiques présentes dans le lixiviat de décharge brut. Le procédé d’OA utilisant une électrode en diamant dopé au bore (DDB) est apparu le plus approprié pour l’élimination de la charge organique. La production de radicaux hydroxyles à la surface de l’anode DDB permet une minéralisation non sélective de la matière organique. Par exemple, 81% du carbone organique totale (COT) a pu être éliminé après 6 h de traitement à 500 mA. Cependant, différentes limites du procédé ont été pointées. La première est liée à la consommation énergétique (CE) nécessaire pour atteindre un rendement élevé de minéralisation. Les conditions opératoires précitées correspondent ainsi à une CE de 116 kWh m-3. Le second inconvénient est lié à l’élimination partielle de la charge azotée. Le troisième est lié à l’oxydation des ions Cl- jusqu’en espèces chimiques indésirables tels que les ions ClO3- et ClO4-. L’intégration du procédé d’OA dans une filière de traitement peut être envisagé afin d’utiliser l’avantage lié à l’oxydation non-sélective de la matière organique tout en essayant de pallier les limites mises en évidences. En particulier, il a été étudié la combinaison de l'OA avec le procédé d’EC et un traitement biologique. L’objectif est de réduire la densité de courant et le temps de traitement nécessaire pendant le procédé d’OA. Il a ainsi été montré que l'application de l’EC pour le traitement du lixiviat peut contribuer à une élimination partielle de la charge organique (40%) avec une faible CE (2,8 kWh m-3). Cependant, la gestion des boues produite constituerait une problématique supplémentaire à étudier. Il a ensuite été montré que l’application du procédé d’OA à 200 mA pendant 4 h permet d’augmenter ce rendement de minéralisation à 65%. De manière prometteuse, il a également été observé que cette étape de traitement permet d’améliorer la biodégradabilité de la charge organique résiduelle. Cela permet ainsi de pouvoir envisager un effet synergétique pour l’élimination de la charge organique lors d’un potentiel couplage avec le bioréacteur à membrane actuellement installé sur le site du CET d’Alger. De plus, la réduction de la charge électrique permet de réduire fortement la formation des ions chlorates et perchlorates au cours du procédé d’OA. Une étude comparative a également montré que l’utilisation du procédé d’OA en tant que prétraitement est plus prometteuse que son utilisation en tant que post-traitement, que ce soit au niveau de la CE que de la minimisation de la formation des ions ClO3- et ClO4-. Par ailleurs, les résultats obtenus sur site montrent que le bioréacteur à membrane peut être adapté pour une élimination efficiente de la charge en azote. Une filière intégrant un procédé d’EC et d