Emploi de nouveaux adsorbants biosourcés pour le traitement des effluents de l’industrie oléicole par infiltration-percolation : étude du comportement hydrodynamique et performance de filtration

Use of new bio-sourced adsorbents for the treatment of olive mill wastewater by infiltration-percolation : study of hydrodynamic behavior and filtration performance

• Auteur / Autrice : Soufiane Bakri Alaoui
• Direction : Edvina Lamy, Mounia Achak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
• Date : Soutenance le 31/10/2023
• Etablissement(s) : Compiègne en cotutelle avec Université Chouaïb Doukkali (El Jadida, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable / TIMR

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Hydrodynamique

Distillation

Filtres

Filtration

Infiltration

Colonnes à garnissage

Adsorption

Eaux usées

Polyphénols

Phénols

Extraction (chimie)

Déchets -- Valorisation

Déchets agricoles

Huile d'olive

Oléiculture

Mots clés libres

Composés phénoliques

Valorisation

Infiltration-Percolation

Margines

Effluents liquides oléicoles

Filtre multicouche

Adsorbants

Distillation solaire

Infiltration-Percolation

Phenolic compounds

Olive mill wastewater

Valorization

Hydrodynamics

Multi-soil-layering

Adsorbents

Polyphenols

Solar distillation

Phenols

Multi-layer filters

Olive oil

Agricultural wastes

Wastes salvage

Extraction

Packed towers

Résumé

L’oléiculture est très répandue dans les pays méditerranéens. Toutefois, l’extraction de l’huile d’olive est considérée comme une véritable activité polluante à cause de la production des effluents liquides oléicoles (margines), qui se caractérisent par une forte charge en matière organique et en polyphénols, d’où la nécessité de traitement. Notre étude s'est concentrée initialement sur l'évaluation des performances d'un système à massif filtrant pour traiter les margines brutes. Pour améliorer l'efficacité de ce système, des adsorbants bio sourcés et moins coûteux, tels que le charbon de bois, les coquilles d'huîtres et l'écorce d'argan ont été ajoutés. De plus, nous avons évalué l'impact des margines diluées par les eaux usées et des margines traitées par la chaux sur la performance de traitement. Les résultats montrent que les colonnes alimentées par les margines diluées ont une meilleure efficacité que celles alimentées par les margines brutes ou prétraitées. Le comportement hydrodynamique des adsorbants a été étudié en employant des techniques de traçage à l’échelle de laboratoire. L’injection des margines dans les colonnes d’infiltration-percolation ainsi que la modélisation descriptive des données expérimentales a permis d’élucider les mécanismes de transport et d’interaction des margines avec les milieux poreux utilisés et d’étudier leur performance. Les résultats obtenus ont montré que l'utilisation des adsorbants seuls en colonne conduit à un écoulement uniforme et ceci permet de traiter les effluents liquides d’une manière plus efficace de point de vue de rendement et de pourcentage d’abattement. En fonction de l'adsorbant impliqué, le système stratifié constitué d’une des couches successives de matériaux différents, peut légèrement diminuer l'uniformité de l’écoulement, mais il évite les phénomènes de colmatage qui sont observés pour les colonnes remplies de 100% d’adsorbants. Ainsi, du point de vue durabilité de vie des filtres, l’utilisation des milieux stratifiés qui se caractérisent par un écoulement régionalisé serait plus avantageux. Le choix de l'adsorbant approprié, ainsi que la configuration de la structure des filtres est essentiel pour améliorer l'efficacité du traitement. Enfin, un couplage des technologies d’infiltration-percolation et de la distillation solaire pour traiter les margines a été proposé dans ce travail. Les résultats ont montré une meilleure réduction de la demande chimique en oxygène (DCO) et des polyphénols. De plus, la valorisation énergétique des résidus solides récupérés après la distillation a montré que ces derniers ont un pouvoir calorifique intéressant.

Olive growing is widespread in the Mediterranean countries. However, the extraction of olive oil is considered a real polluting activity because of the production of Olive Mill Wastewater (OMW), which are characterized by a high load of organic matter and polyphenols, hence the need for treatment. Our study focused initially on the evaluation of the performance of a filter bed system to treat raw OMW. To improve the efficiency of this system, low-cost natural adsorbents such as charcoal, oyster shells and argan nut shell have been added. In addition, the effect of the dilution of the OMW at 50% with domestic wastewater and the pretreatment with lime was also investigated. The results show that columns fed with diluted OMW have a better efficiency than those fed by raw or pretreated OMW. The hydrodynamic behavior of adsorbents was studied using laboratory-scale tracing techniques. The injection of the OMW into the infiltration-percolation columns and the descriptive modelling of the experimental data made it possible to elucidate the mechanisms of transport and interaction of the OMW with the porous media used and to study their performance. The results showed a more uniform flow in the columns that were packed with 100% adsorbents leads to uniform flow, and this makes it possible to treat liquid effluents more efficiently in terms of efficiency and removal rate. Depending on the adsorbent involved, the stratified system consisting of one of the successive layers of different materials may slightly decrease the uniformity of the flow, but it avoids the clogging phenomena that were observed for the columns filled with 100% adsorbents. Thus, from the point of view of the durability of filters, the use of stratified media characterized by a less uniform flow would be more advantageous. The choice of the appropriate adsorbent, as well as the configuration of the filter structure, is crucial to improve treatment efficiency. Finally, a combination of infiltration-percolation and solar distillation technologies to treat the OMW has been proposed in this work. The results showed a better removal of the chemical oxygen demand (COD) and polyphenols with these technologies combined. In addition, the high heating value of the solid residues recovered after distillation has shown that they have an interesting calorific value.