Etude de traitement des lixiviats de la décharge contrôlée par procédé de coagulation - floculation : Cas des lixiviats issus du centre d'enfouissement technique de Souk-Ahras

Abstract

Abstract The objective of this study is to evaluate the coagulation-flocculation process in clarification of leachate from the landfill Technical Center of Souk-Ahras city. In the first step, three coagulants based on iron: ferrous sulfate FeSO4.7H2O ; ferrous chloride FeCl2.4H2O and ferric chloride FeCl3have been tested. The influence of some parameters namely pH leachate, dose and nature of the coagulant and adding a flocculant was studied. The best treatment efficiency is obtained at 20% of FeCl3 by giving turbidity of 4.09 NTU with adjusting pH of raw leachate at acidic pH (3.5 ± 0.2) prior to coagulant addition and at a basic pH (7.5 ± 0.2) after addition of coagulant. The iron valence and the nature of anion at which is linked, play a determinant role in the clarification of leachate. The treatments made with ferric chloride in the presence of a flocculant have proved that the starch is more efficient than lime giving anabatement rate of 99.4% for COD and 85.7% for BOD5. In the second step the treatment of leachate has been optimized in presence of three coagulants (ferric chloride, aluminum sulphate and ordinary alum) where two types of agitation (mechanical and ultrasound) have been implemented. The parametric study revealed that pH adjustment of lixiviate was crucial for the success of treatment. The stronger reduction of turbidity was obtained with a coagulant dose of 15%, a stirring speed of 250 rpm and a stirring time of about 5 min for both aluminium sulphate and ordinary alum and 15 min for ferric chloride. An optimum coagulant-to-leachate volume ratio of one was found for the three coagulants, resulting in a turbidity reduction of 99.4%, 98.9% and 98.6% withferric chloride, aluminium sulphate and ordinary alum, respectively. Bacteriological analyses highlighted the absence of total germs, fecal coliforms and streptococci for leachates treated with ferric chloride or aluminium sulphate. In contrast, coliforms including 9 total germs, 4 fecal germs and 3 faecal streptococci per 100 mL were detected for leachates treated with ordinary alum. The treatment of leachate was improved by using ultrasound waves with a frequency of 37 kHz and a power of 30 W. Indeed, a significant decrease in the turbidity of supernatants was observed as compared with the use of mechanical agitation, and a value of 0.19 NTU (instead of 0.61 NTU with mechanical agitation) was obtained for a treatment carried out with ferric chloride. The clarification of leachates was optimal at 20 °C providing a BOD5of 100 mg O2/L for both ferric chloride and aluminium sulphate, and 200 mg O2/L for ordinary alum.

ملخص الهدف من هذه الدراسة هو تقييم عملية التخثر والتلبد في تنقية المادة المرتشحة من مركز المكب التقني بمدينة سوق أهراس. في المرحلة الأولى ، ثلاثة مواد تجلط أساسها الحديد: كبريتات الحديد FeSO4.7H2O ؛ كلوريد الحديد FeCl2 .4H2O وكلوريد الحديد FeCl3 تم اختبارها. تمت دراسة تأثير بعض العوامل كالأس الهيدروجيني ، وجرعة وطبيعة المادة المخثرة وإضافة الندف. تم الحصول على أفضل كفاءة في المعالجة عند 20٪ من FeCl3 عن طريق إعطاء تعكر 4.09 NTU مع تعديل الرقم الهيدروجيني للارتشاح الخام عند الرقم الهيدروجيني الحمضي (3.5 ± 0.2) قبل إضافة التخثر وعند الأس الهيدروجيني الأساسي (7.5 ± 0.2) بعد إضافة التجلط. إن تكافؤ الحديد وطبيعة الأنيون الذي يرتبط به يلعبان دورًا حاسمًا في تنقية المادة المرتشحة. أثبتت علاجات كلوريد الحديديك في وجود مادة الندف أن النشا أكثر فعالية من الجير ، مما يعطي معدل اختزال بنسبة 99.4٪ لـ DCO و 85.7٪ لـ DBO5. في المرحلة الثانية ، تم تحسين معالجة المادة المرتشحة في وجود المخثرات الثلاثة (كلوريد الحديديك ، كبريتات الألمنيوم ، الشب العادي) حيث تم تنفيذ نوعين من الإثارة (الميكانيكية والموجات فوق الصوتية). تم تقييم جودة العلاج عن طريق التحاليل الفيزيائية الكيميائية والبكتريولوجية. كشفت الدراسة البارامترية أن تعديل درجة الحموضة في المادة المرتشحة كان حاسماً لنجاح العلاج. تم الحصول على أكبر انخفاض في التعكر بجرعة تخثر 15٪ ، سرعة تقليب 250 دورة في الدقيقة ووقت تقليب حوالي 5 دقائق لكبريتات الألمنيوم والشب عادي و 15 دقيقة لكلوريد الحديديك. تم العثور على النسبة الحجمية المثلى للمخثر / المادة المرتشحة تساوي واحد للمخثرات الثلاثة ، مما أدى إلى انخفاض التعكر بنسبة 99.4٪ و 98.9٪ و 98.6٪ مع كلوريد الحديديك وكبريتات الألومنيوم و الشب العادي ، على التوالي. ، أبرزت التحليلات البكتريولوجية غياب الجراثيم الكلية والبكتريا القولونية البرازية والمكورات العقدية للمرشحات المعالجة بكلوريد الحديديك أو كبريتات الألومنيوم. على النقيض من ذلك ، تم الكشف عن بكتيريا القولون بما في ذلك 9 جراثيم كلية و 4 جراثيم برازية و 3 عقديات برازية لكل 100 مل للسوائل المعالجة بالشب العادي. تم تحسين معالجة المادة المرتشحة باستخدام الموجات فوق الصوتية بتردد 37 كيلو هرتز وقوة 30 واط . لوحظ انخفاض كبير في تعكر المواد الطافية مقارنة باستخدام التحريض الميكانيكي، وتم الحصول على قيمة 0.19 NTU (بدلاً من 0.61 NTU مع التحريض الميكانيكي) للمعالجة التي تمت باستخدام كلوريد الحديديك. كان توضيح السائل المرتشح هو الأمثل عند 20 درجة مئوية باعطاء 100 ملغ O2/لترمن BOD5 لكل من كلوريد الحديديك وكبريتات الألومنيوم ، و 200 ملغ O2 / لتر للشب العادي.

Résumé

L'objectif de cette étude est d'évaluer le processus de coagulation-floculation dans la clarification des lixiviats issus du centre d'enfouissement technique de la ville de Souk-Ahras. Dans la première étape, trois coagulants à base de fer : sulfate ferreux FeSO4.7 H2O ; chlorure ferreux FeCl2.4H2O et chlorure ferrique FeCl3 ont été testé. L'influence de certains paramètres à savoir le pHde lixiviat, la dose et la nature du coagulant et l'ajout d'un floculant ont été étudiés. La meilleure efficacité de traitement est obtenue à 20% de FeCl3 en donnant une turbidité de 4,09 NTU avec ajustement de pH du lixiviat brut à pH acide (3,5 ± 0,2) avant l'addition de coagulant et à un pH basique (7,5 ± 0,2) après addition de coagulant. La valence de fer et la nature de l'anion auquel est liée jouent un rôle déterminant dans la clarification du lixiviat. Les traitements au chlorure ferrique en présence d'un floculant ont prouvé que l'amidon est plus efficace que la chaux donnant un taux de réduction de 99,4% pour la DCO et de 85,7% pour la DBO5. En seconde étape le traitement du lixiviat a été optimisé en présence de trois coagulants (chlorure ferrique, sulfate d'aluminium et alun ordinaire) où deux types d'agitation (mécanique et ultrason) ont été mis en œuvre. La qualité du traitement a été évaluée par des analyses physico-chimiques et bactériologiques. L'étude paramétrique a révélé que l'ajustement du pH du lixiviat était crucial pour le succès du traitement. La plus forte réduction de la turbidité a été obtenue avec une dose de coagulant de 15%, une vitesse d'agitation de 250 tr/min et un temps d'agitation d'environ 5 min pour le sulfate d'aluminium et l'alun ordinaire et 15 min pour le chlorure ferrique. Un rapport volumique coagulant / lixiviat optimal de 1, a été trouvé pour les trois coagulants, résultant en une réduction de la turbidité de 99,4%, 98,9% et 98,6% avec le chlorure ferrique, le sulfate d'aluminium et l'alun ordinaire, respectivement. Les analyses bactériologiques ont mis en évidence l'absence de germes totaux, de coliformes fécaux et de streptocoques pour les lixiviats traités au chlorure ferrique ou au sulfate d'aluminium. En revanche, des coliformes comprenant 9 germes totaux, 4 germes fécaux et 3 streptocoques fécaux par 100 mL ont été détectés pour les lixiviats traités avec de l'alun ordinaire. Le traitement des lixiviats a été amélioré en utilisant des ondes ultrasonores d'une fréquence de 37 kHz et d'une puissance de 30 W. En effet, une diminution significative de la turbidité des surnageants a été observée par rapport à l'utilisation de l'agitation mécanique, et une valeur de 0,19 NTU (au lieu de 0,61 NTU sous agitation mécanique) a été obtenue pour un traitement effectué au chlorure ferrique. La clarification des lixiviats était optimale à 20 °C, fournissant une DBO5 de 100 mg O2 /L pour le chlorure ferrique et le sulfate d'aluminium et de 200 mg O2 /L pour l'alun ordinaire.