Soutenance mémoire
Des statistiques ont montré que la capitale Malgache connaît à l’heure actuelle une explosion démographique. Aussi, les crises cycliques touchant le pays depuis des années constituent l’une des raisons principales conduisant ces populations dans un état de pauvreté généralisé. Devant ces faits , les Tananariviens sont dans l’obligation de vivre dans un espace limité ce qui n’est pas toujours favorable à la construction des habitations conformes aux normes et d’adopter des comportements respectueux de l’environnement ce qui explique le rejet des déchets ménagers et des excréments humaines dans des endroits inappropriés, favorisant une hausse considérable du taux de mortalité de la population(infantile ….) due surtout à la contamination des eaux destinées à la consommation humaine.
La salubrité de nos ressources en eaux est menacée par des déchets et par l’évacuation des boues de vidanges partout dans la nature, si ces boues ne sont pas gérées correctement, elles peuvent causer de graves nuisances au niveau de l’environnement urbain et de la santé publique. Tout cela nous montre l’importance de la mise en place d’une politique de gestion performante et une synchronisation des efforts de collaboration entre tous les acteurs sociaux (population, opérateurs privées, Etat…).
Depuis 2006, EAST (Eau Agriculture et Santé en milieu Tropical) intervient à Antananarivo aux cotés de la Commune Urbaine d’Antananarivo(CUA) pour l’amélioration des conditions d’hygiène dans les quartiers populaires de la capitale à travers différents programmes. Elle conduit le projet d’accompagnement sanitaire et social du « Plan vert » qui comprend l’amélioration de l’assainissement dans les quartiers périphériques au Marais Masay. Dans ce cadre, EAST souhaite développer et diffuser des solutions pour une gestion globale de l’assainissement en mettant en place une station de traitement de boues de vidanges dans ce quartier. C’est un projet pilote qui a pour but d’améliorer la gestion des boues de vidanges. Ce projet comporte l’installation et l’exploitation d’un système bio digesteur-clarificateur pour le traitement des boues de vidange et d’une unité de compostage pour la revalorisation des boues issues du clarificateur. Mais la question se pose si la mise en place de nouvelles pratiques en matière de gestion de boues permettrait – elle d’éradiquer l’éparpillement des excrétas, source de pollution d’eau et de l’environnement. L’objet de notre étude est d’évaluer les produits issus du traitement de boue de vidange en considérant le biogaz comme source d’énergie et le digestat (matière solide et eau) comme élément fertilisant.
Différents types du bio digesteur
Définition du biodigesteur
Le biodigesteur ou biodigesteur anaérobie est un dispositif technique utilisé pour produire du biogaz, un mélange de gaz – principalement du méthane – produit par des bactéries digérant de la matière organique dans des conditions anaérobiques. Un biodigesteur n’est donc rien d’autre qu’un réacteur chimique dont les réactions chimiques ont une origine biologique.
Types de digesteur selon leur mode de chargement
– Digesteur discontinu : Le réacteur est complètement rempli de substrat à digérer en une seule opération. C’est l’alimentation en discontinu (ou «batch»). Une fois l’anaérobiose réalisée, la production gazeuse évolue de façon régulière, mais elle est limitée dans le temps et passe par un maximum, si bien que pour obtenir un débit régulier de biogaz il faut disposer de plusieurs réacteurs en batterie, remplis et vidés à intervalles réguliers.
– Digesteur semi-continu : Ce type de digesteur consiste à remplir progressivement le réacteur durant la digestion, sans retirer de substrat avant la fin du processus. On qualifie cette alimentation de semi-continue(ou «Fed-batch»).
– Digesteur continu : Le substrat est introduit et le produit digéré est extrait de façon progressive et continue, si bien que le volume effectif de biomasse dans le digesteur reste constant; on parle alors d’alimentation en continu. Dans la pratique, la plupart des systèmes fonctionnent selon le mode continu.
Principe de la méthanisation
Pendant la fermentation, la décomposition se déroule dans le réacteur appelé biodigesteur qui contient des différents microorganismes nécessaires au déroulement de la réaction biochimique. Le procédé se passe en quatre phases. Chaque phase correspond à l’action de sa propre bactérie.
Paramètres influençant la bio méthanisation
Pour obtenir des biogaz, quelques conditions sont à respecter :
Temps de rétention hydraulique (TRH) :
Les boues introduites dans le bio digesteur y séjournent pendant environ 30 jours, c’est la TRH (Temps de Rétention Hydraulique) ou le temps de séjour moyen des boues ; c’est la durée optimale du processus biologique pour la dégradation de la matière biologique.
Température :
Le bio digesteur est maintenu à une température ambiante de 35°c qui est favorable au développement de microorganismes.
pH :
La zone optimale de méthanisation est située aux alentours de la neutralité. Les bactéries méthanogènes sont fortement inhibées en dessous de 6 mais les bactéries acidogènes supportent mieux les pH inférieurs à 6.
Le rapport C/N :
Le rapport C/N intervient également à la production du biogaz, la teneur favorable pour une production optimale est entre 20/1 et 30/1. Le carbone et l’azote sont les principaux nutriments dont les microorganismes ont besoin, le rapport C : N idéal pour obtenir une génération du gaz optimale est de 20 :1 à 30 :1. S’il y a trop de carbone, l’azote est digéré rapidement et le processus ralentit ; s’il y a trop peu de carbone, celui-ci est consommé rapidement, le processus s’arrête et l’azote en trop s’échappe sous forme d’ammoniac. Or, l’excrétas humains produit généralement un rapport C/N de 8/1 qui est inferieur au teneur requis, c’est pourquoi qu’on l’a mélangé avec de la jacinthe d’eau car cette dernière a une forte teneur en Carbone, sa rapport C/N est de 25/1.
Les produits en amont et en aval du traitement des boues de vidange
Boue de vidange
Les boues sont définies par leur siccité qui est le pourcentage massique de matière sèche contenue dans les boues. Ainsi une boue à10% de siccité contient 90% d’eau.sous une température de 500°C .Une partie de ses matières sèches se volatilisent et forment une autre composante la matière volatile. Les caractéristiques des boues varient en fonction de leurs origines, selon les types de latrines (fosse septique, fosse perdue, fosse maçonnée). La siccité, la MVS permettent de caractériser la composition minérales et matières organiques des boues de vidange. Les boues sont de couleur variable entre le brun et le gris, elles sont biodégradables et aptes à dégager de mauvaises odeurs. Elles contiennent des matières organiques qui sont les constituants des microorganismes sous formes de flores et faunes variées comme les bactéries, les virus, les champignons, les algues et les parasites intervenus dans la fermentation et sont facilement dégradables.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I : Différents types du bio digesteur
I-1 Définition du biodigesteur
I-2 Types de digesteur selon leur mode de chargement
I-3 Types de digesteur selon leur forme
Chapitre II : Description du système de traitement de boue de vidange
II-1 Définition de la méthanisation
II-2 Principe de la méthanisation
a) Première Phase : Hydrolyse
b) Deuxième phase : Acidogènese
c) Troisième phase : Acétogènese
d) Quatrième phase : Méthanogènese
II-3 Paramètres influençant la bio méthanisation
Chapitre III : Les produits en amont et en aval du traitement des boues de vidange
III-1 Boue de vidange
III-2 Biogaz
a) Caractéristiques
b) Consigne standard d’exploitation
III-4Eau de rejet
Chapitre IV : Généralités sur les paramètres physico chimique d’analyse de qualité de l’eau
a) Couleur
b) pH ou potentiel d’Hydrogène
c) Conductivité
d) Les Matières en Suspensions
e) La Demande Biochimique en Oxygène (DBO)
f) La Demande Chimique en Oxygène (DCO)
g) Sulfate
h) Phosphate
i) Ammonium
j) Nitrite (NO2-)
k) Nitrate (NO3-)
l) Fer
m) Matière organique
V-1 Aspect économique
V-2 Aspect environnemental
V-3 Aspect contextuel
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
Chapitre I : Station de traitement des boues de vidange à Manjakaray IIC
I-1 Localisation de la zone d’étude
I-2 Généralité sur la population
I-3 Activités professionnelles et observation
I-4 Description de la station
Chapitre II : METHODOLOGIE
II-1 Mesure du biogaz
II-2 Analyse de la qualité de l’eau
II-3 Suivi de la transformation du digestat en compost
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET ANALYSES
Chapitre I : Résultats
I-1 Biogaz
I-2 Qualité de l’eau
a) La couleur
b) pH
c) La conductivité
d) Les Matières en Suspension
e) L’ammonium
f) Le nitrite et le nitrate
g) Le fer
h) Les matières organiques(MO)
i) Les phosphates
j) Sulfates
k) La Demande Biochimique en Oxygène
l) La Demande Chimique en Oxygène
I-3 Compost : ESSAI D’UTILISATION
I-4 Résultats d’enquête ménage
a) Informations générales
b) Informations concernant la biodigesteur
c) Utilisation des latrines
d) Informations concernant la station de traitement des boues
Chapitre II : Recommandation
II-1 Amélioration du traitement des boues
II-2 Risques sanitaires et environnementaux
CONCLUSION
