Titre de série : | Mémoire FPL Master Ingénierie Eau et Assainissement | Titre : | Elimination de la matière organique des effluents de fosses septiques par les charbons actifs biologiques | Type de document : | texte imprimé | Auteurs : | Mazebo N’Zinga MAMPUYA | Année de publication : | 2014 | Importance : | 75p. | Langues : | Français (fre) | Résumé : | La présente étude est réalisée dans le cadre d’un projet futur de conception d’une fosse septique compacte, performante en termes d’abattement de la pollution organique (MO) et adaptée à la classe moyenne africaine. Elle explore la performance de charbons actifs préparés localement pour être employés comme éco-matériaux filtrants dans les fosses septiques en vue d’en améliorer les rendements épuratoires. Dans le but d’étudier la contribution de l’adsorption et de la biodégradation dans les mécanismes d’élimination de la MO, des tests en réacteurs batch et en continu simulant le traitement d’une eau usée dans une fosse contenant un massif de charbons actifs, ont été mis en œuvre. Le paramètre étudié est la DCO. A cet effet, une méthode d’analyse originale, économique, simple et rapide par spectrophotométrie UV a été développée sur la base de la corrélation entre les surfaces des spectres UV des échantillons et leur DCO. Trois types de charbons actifs élaborés localement ont été testés. Les deux premiers, CA1 et CA2, ont des groupements de surface acides avec des granulométries respectives de 5 et 15mm. Le troisième type de charbon actif CA3 de 15mm de granulométrie, est supposé fortement microporeux et avec des groupements de surface basiques. La détermination du point de charge nulle a montré que CA1 et CA2 présentent de fortes densités de charges négatives à leur surface dans une gamme de pH proche de 7 tandis que CA3 présente une densité de charges de surface positive, dans la même gamme de pH. Les résultats montrent que ces trois types de charbons actifs possèdent des propriétés d’adsorption quasi identiques avec un abattement d’environ 20mgDCO/g de CA. Deux expériences de biodégradation ont mis en évidence l’existence d’une phase d’adaptation bactérienne dont la durée peut varier selon les conditions expérimentales. Elle s’est avérée de 64 jours dans le premier cas tandis qu’elle est passée quasi inaperçue dans le second. Cela s’explique par des teneurs en nutriments dans les eaux usées et des volumes expérimentaux plus importants dans la 2e expérience. Ces deux expériences ont abouti à la conclusion que la présence de micropores, de fonctions basiques de surface et une densité de charge de surface positive (CA3) sont propices à la fixation et à l’activité bactérienne tandis que la granulométrie n’y intervient pas. Il semblerait cependant que les caractéristiques chimiques de la surface du charbon actif soient un élément déterminant. Les investigations bactériologiques ont confirmé ce constat puisque la croissance de la population bactérienne s’est avérée plus dynamique à la surface des charbons actifs CA3. Ce phénomène pourrait être attribué à la présence de charges positives de surface de CA3 qui, compatibles aux charges négatives des bactéries, les attirent et facilitent leur fixation à la surface du charbon actif ce qui n’est pas le cas pour CA1 et CA2.
Abstract : This study was conducted as part of a future project to design a septic system compact, efficient in terms of reduction of organic pollution (MO) and adapted to the African middle class. It explores the performances of activated carbons prepared locally to be used as filter eco-materials in septic tanks in order to enhance the sanitation efficiency. In order to investigate the contribution of adsorption and biodegradation in the MO elimination mechanisms, both batch and continuous reactors simulating the wastewater treatment in a tank containing activated carbon, have been implemented. The parameter of interest is COD. For this purpose, an original UV spectrophotometry method, economical, simple and rapid has been developed on the basis of the correlation between the surfaces of the UV spectra of the samples and COD. Three kinds of activated carbons locally developed were tested. The first two, CA1 and CA2 have acidic surface groups with respective sizes of 5 and 15 mm. The third type of activated carbon CA3, 15mm size, is assumed highly microporous with basic surface groups. The zero point charge determination showed that CA1 and CA2 have high densities of negative charges on their surface in a range of pH close to 7 while CA3 has a positive surface charge density, in the same pH range. The results show that these three types of activated carbons have nearly identical adsorption properties yielding a decrease of about 20mgDCO/g CA. Two biodegradation experiments showed the occurrence of a phase of bacterial adaptation the duration of which may vary depending on the experimental conditions. It proved 64 days in the first case while it went almost unnoticed in the second. This is due to the levels of nutrients in wastewater and higher test volume in the second experiment. These two experiments led to the conclusion that the presence of micropores, surface basic functions and a positive surface charge density (CA3) are suitable for the fixing and bacterial activity while the activated carbon particle size seems to not have any effect. However, it seems that the chemical characteristics of the activated carbon surface are decisive. Bacteriological investigations have confirmed this as the growth of the bacterial population was more dynamic on the surface of activated carbon CA3. This could be attributed to the presence at the surface of CA3 of positive charges, compatible to the negative charges of the bacteria, attracting and facilitating their fixing to the surface of the activated carbon, which is not the case for CA1et CA2. |
Mémoire FPL Master Ingénierie Eau et Assainissement. Elimination de la matière organique des effluents de fosses septiques par les charbons actifs biologiques [texte imprimé] / Mazebo N’Zinga MAMPUYA . - 2014 . - 75p. Langues : Français ( fre) Résumé : | La présente étude est réalisée dans le cadre d’un projet futur de conception d’une fosse septique compacte, performante en termes d’abattement de la pollution organique (MO) et adaptée à la classe moyenne africaine. Elle explore la performance de charbons actifs préparés localement pour être employés comme éco-matériaux filtrants dans les fosses septiques en vue d’en améliorer les rendements épuratoires. Dans le but d’étudier la contribution de l’adsorption et de la biodégradation dans les mécanismes d’élimination de la MO, des tests en réacteurs batch et en continu simulant le traitement d’une eau usée dans une fosse contenant un massif de charbons actifs, ont été mis en œuvre. Le paramètre étudié est la DCO. A cet effet, une méthode d’analyse originale, économique, simple et rapide par spectrophotométrie UV a été développée sur la base de la corrélation entre les surfaces des spectres UV des échantillons et leur DCO. Trois types de charbons actifs élaborés localement ont été testés. Les deux premiers, CA1 et CA2, ont des groupements de surface acides avec des granulométries respectives de 5 et 15mm. Le troisième type de charbon actif CA3 de 15mm de granulométrie, est supposé fortement microporeux et avec des groupements de surface basiques. La détermination du point de charge nulle a montré que CA1 et CA2 présentent de fortes densités de charges négatives à leur surface dans une gamme de pH proche de 7 tandis que CA3 présente une densité de charges de surface positive, dans la même gamme de pH. Les résultats montrent que ces trois types de charbons actifs possèdent des propriétés d’adsorption quasi identiques avec un abattement d’environ 20mgDCO/g de CA. Deux expériences de biodégradation ont mis en évidence l’existence d’une phase d’adaptation bactérienne dont la durée peut varier selon les conditions expérimentales. Elle s’est avérée de 64 jours dans le premier cas tandis qu’elle est passée quasi inaperçue dans le second. Cela s’explique par des teneurs en nutriments dans les eaux usées et des volumes expérimentaux plus importants dans la 2e expérience. Ces deux expériences ont abouti à la conclusion que la présence de micropores, de fonctions basiques de surface et une densité de charge de surface positive (CA3) sont propices à la fixation et à l’activité bactérienne tandis que la granulométrie n’y intervient pas. Il semblerait cependant que les caractéristiques chimiques de la surface du charbon actif soient un élément déterminant. Les investigations bactériologiques ont confirmé ce constat puisque la croissance de la population bactérienne s’est avérée plus dynamique à la surface des charbons actifs CA3. Ce phénomène pourrait être attribué à la présence de charges positives de surface de CA3 qui, compatibles aux charges négatives des bactéries, les attirent et facilitent leur fixation à la surface du charbon actif ce qui n’est pas le cas pour CA1 et CA2.
Abstract : This study was conducted as part of a future project to design a septic system compact, efficient in terms of reduction of organic pollution (MO) and adapted to the African middle class. It explores the performances of activated carbons prepared locally to be used as filter eco-materials in septic tanks in order to enhance the sanitation efficiency. In order to investigate the contribution of adsorption and biodegradation in the MO elimination mechanisms, both batch and continuous reactors simulating the wastewater treatment in a tank containing activated carbon, have been implemented. The parameter of interest is COD. For this purpose, an original UV spectrophotometry method, economical, simple and rapid has been developed on the basis of the correlation between the surfaces of the UV spectra of the samples and COD. Three kinds of activated carbons locally developed were tested. The first two, CA1 and CA2 have acidic surface groups with respective sizes of 5 and 15 mm. The third type of activated carbon CA3, 15mm size, is assumed highly microporous with basic surface groups. The zero point charge determination showed that CA1 and CA2 have high densities of negative charges on their surface in a range of pH close to 7 while CA3 has a positive surface charge density, in the same pH range. The results show that these three types of activated carbons have nearly identical adsorption properties yielding a decrease of about 20mgDCO/g CA. Two biodegradation experiments showed the occurrence of a phase of bacterial adaptation the duration of which may vary depending on the experimental conditions. It proved 64 days in the first case while it went almost unnoticed in the second. This is due to the levels of nutrients in wastewater and higher test volume in the second experiment. These two experiments led to the conclusion that the presence of micropores, surface basic functions and a positive surface charge density (CA3) are suitable for the fixing and bacterial activity while the activated carbon particle size seems to not have any effect. However, it seems that the chemical characteristics of the activated carbon surface are decisive. Bacteriological investigations have confirmed this as the growth of the bacterial population was more dynamic on the surface of activated carbon CA3. This could be attributed to the presence at the surface of CA3 of positive charges, compatible to the negative charges of the bacteria, attracting and facilitating their fixing to the surface of the activated carbon, which is not the case for CA1et CA2. |
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