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Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) 2018

Traitement des eaux usées industrielles par des procédés membranaires sous climat sahélien : : cas des eaux usées de brasserie au Burkina Faso

SAWADOGO Boukary

Titre : Traitement des eaux usées industrielles par des procédés membranaires sous climat sahélien : : cas des eaux usées de brasserie au Burkina Faso

Auteur : SAWADOGO Boukary

Etablissement de soutenance : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE)

Grade : Doctorat Sciences et Technologies de l’Eau, de l’Energie et de l’Environnement 2018

Résumé
Les industries de production de boissons génèrent quotidiennement des volumes importants d’eaux usées. Du fait des résidus de production mais aussi de l’utilisation de produits de lavage et de désinfection, ces rejets industriels, en plus d’être chargés en matière organique, contiennent des polluants minéraux indésirables comme le sodium. L’utilisation d’un traitement par Bioréacteur à Membranes (BàM) permet de dégrader la pollution organique tout en favorisant en aval la mise en place de traitements plus poussés comme l’osmose inverse (OI), l’électrodialyse (ED) et la nanofiltration (NF) qui permettront par leurs performances, une réutilisation des eaux usées traitées. Ainsi, différents pilotes de BàM (membranes organiques immergées, céramiques recirculées) couplés à des pilotes de NF/OI et/ou ED ont été utilisés afin de valider la pertinence des technologies membranaires dans le contexte climatique sahélien pour une réutilisation des effluents de l’industrie de production de bières et de boissons gazeuses. L’évolution de la biomasse dans le réacteur biologique et les performances épuratoires des systèmes ont été suivies. Les résultats obtenus montrent que la composition des eaux usées industrielles étudiées connait des variations importantes avec des teneurs moyennes de demande chimique en oxygène (DCO), de sodium et de pH de 5 gO2/L, 0,5 g/L et de 11 respectivement. Le fonctionnement des installations montre que l’évolution des microorganismes dans le réacteur biologique est fortement influencée par les conditions opératoires comme le pH et la température. Ensuite la charge organique a directement influencé la production de boue, le temps de séjour des boues (SRT) a impacté le colmatage des membranes et les performances mécaniques ont joué sur la croissance des microorganismes. L’élimination de la pollution organique a été influencée par l’acclimatation de la biomasse et par la charge massique dans le réacteur. Des rendements d’élimination de la DCO compris entre 93 et 96 % ont été obtenus aussi bien en conditions aérobie qu’anaérobie. Le sodium a été très peu retenu par le traitement au BàM avec des rendements d’élimination faibles. Lors du traitement des eaux usées réelles, le taux de conversion observé lors du traitement aérobie est de l’ordre de 0,166 kgMVS/kgDCO alors que le rendement moyen de production de biogaz avec le BàM anaérobie est estimé à 0,21±0,03 L biogaz/gDCO éliminé pour un débit moyen journalier de biogaz de 89±40 L/j. L’utilisation de la NF en post-traitement du BàM permet d’affiner le traitement aussi bien de la matière organique dissoute que des ions. Quant à l’ED, si elle permet une meilleure élimination de la salinité, la matière organique dissoute, elle n’est pratiquement pas impactée. Les concentrations de sodium dans les produits finaux de traitement avec la NF et l’ED sont inférieures à 150 mg/L autorisant ainsi une possible réutilisation des eaux traitées pour l’irrigation et un déversement sans risque dans l’environnement. Aujourd’hui, le coût d’exploitation de la station de traitement de la Brakina est évalué à 136 FCFA/m3 d’eau traitée (0,21 euro/m3 d’eau traitée) dont environ 72% consacrés à la neutralisation des eaux usées par l’addition d’acide concentré. L’amélioration du traitement par les technologies BàM-NF requiert un investissement estimé à 3,8 milliards de FCFA (5,7 millions d’euros). Les charges d’exploitation sont ensuite évaluées à 322 FCFA/m3 d’eau traitée (0,49 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM aéré contre 227 FCFA/m3 d’eau traitée (0,35 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM anaérobie soit une économie de 30%. La construction d’un tel système permettrait de valoriser les eaux usées dans des activités de maraîchage en aval de la station de traitement de Kossodo et générerait ainsi des centaines d’emplois permanents avec des revenus nets supérieurs à 12 millions FCFA/mois (18 675 euros/mois) améliorant ainsi l’empreinte environnementale et la politique sociale de la Brakina. Toutefois, les investissements importants et la disponibilité spatiale pourraient être les principales contraintes à la mise en oeuvre de ce projet.

Présentation (2iE)

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Page publiée le 28 février 2020