Note publique d'information : La forte augmentation de la population mondiale entraîne une demande croissante en
eau potable. La production d'eau potable est accompagnée par la génération de résidus
du traitement de l'eau dont la boue d'aluminium qui est donc largement disponible
mondialement. Ce travail se concentre sur l'identification des différentes voies de
valorisation des boues d'aluminium afin de les réutiliser dans le domaine de l’environnement.
Deux sources de boues d'aluminium, collectées en France et en Irlande, ont été étudiées
dans divers domaines d’application en fonction de leurs caractéristiques. Tout d'abord,
les boues d'aluminium ont été utilisées en remplacement d’une partie de l'argile dans
la fabrication des briques, en incorporant différents pourcentages de boues d'aluminium
et à différentes températures. Les briques résultantes ont été caractérisées et les
résultats ont montré que les briques composées de boues d'aluminium et d'argile sont
conformes aux « normes européennes et irlandaises » et démontrent ainsi le potentiel
pour une application industrielle des boues d'aluminium dans la fabrication de briques
en terre cuite irlandaises. Dans un second temps, les boues d’aluminium ont été utilisées
comme adsorbant des polluants présents dans l’agriculture. Le glyphosate est un ingrédient
actif dans les pesticides utilisés massivement dans l'agriculture irlandaise et représente
une problématique environnementale. La boue d’aluminium et la tourbe irlandaise ont
été comparées pour l’élimination du glyphosate lors de tests en pot à l’échelle laboratoire.
Les résultats ont montré que la boue d’aluminium permet d’éliminer le glyphosate à
plus de 99% et réduire les niveaux de DCO. Cet aspect scientifique a permis d’être
dans la sélection des adsorbants possibles pour le traitement des eaux usées agricoles
en Irlande. Le co-conditionnement et la déshydratation des boues de station d’épuration
avec des boues d’aluminium liquides ont également été étudiés. Pour cela, le Jar test
a été effectué sur des boues issues d’une station de traitement des eaux française.
Les résultats ont montré que le rapport optimal de mélange des boues est de 1:1 (boues
d’épuration : boues d’aluminium). Ainsi, la quantité de polymère utilisée peut être
diminuée de 14 fois par rapport aux technologies actuelles. Cette approche a permis
de montrer la possible valorisation des boues d’aluminium comme un moyen durable et
technique permettant ainsi l’élimination des boues localement pour une même station
de traitement des eaux. Une autre voie de valorisation des boues d’aluminium comme
adsorbant pour la purification des gaz a été étudiée lors d’expériences d’adsorption
de H2S dans un réacteur à lit fixe dans différentes conditions expérimentales. Les
données expérimentales d’adsorption du H2S ont été modélisées à l'aide de modèles
empiriques basés sur la cinétique des processus d'adsorption. Les résultats ont montré
que les boues d'aluminium sont un adsorbant efficace pour l'élimination du H2S (capacité
de 374,2 mg H2S / g solide) et que des mécanismes mis en jeu sont l'adsorption dissociative
et l'oxydation. Les coefficients de transfert de masse globaux ont également été calculés
et pouvant ainsi être utilisés pour la prédiction. Enfin, les gâteaux de boues d'aluminium
ont été réutilisés pour la purification simultanée d’H2S et le traitement des eaux
usées. Les résultats ont montré la capacité de cet adsorbant pour éliminer tout le
H2S présent avec une grande efficacité d’élimination de la DCO, TN et TP. Ainsi, il
a été démontré la valorisation des boues d’aluminium en tant qu’adsorbant pour une
purification du H2S simultanée avec le traitement des eaux usées.
Note publique d'information : The production of drinking water always accompanied by the generation of water treatment
residues (WTRs). Alum sludge is one of the WTRs, it is an easily, locally and largely
available by-product worldwide. This work focuses on the identification of different
ways to valorize the alum sludge for environmentally friendly reuse. Two alum sludges
collected from France and Ireland have been reused in various fields as a function
of their characteristics. Firstly, alum sludge was used as a partial replacement for
clay in brick making, by incorporating different percentages of alum sludge and calcined
at different temperatures (range from 800 to 1200 °C). The resultant bricks were tested
for compression, Loss on Ignition, water absorption, appearance, etc. Results show
that alum sludge-clay bricks have met the “European and Irish Standards” and demonstrated
the huge industrial application potential for alum sludge in Irish clay brick manufacturing.
Glyphosate is an active ingredient in pesticide which is massive employed in agriculture.
Alum sludge and Irish peat were compared for glyphosate removal in pot tests, results
show that alum sludge present significant glyphosate removal capacity (>99 %) and
could reduce the level of Chemical Oxygen Demand (COD). It provided a scientific clue
for sorbents selection when considering the agricultural wastewater treatment in Ireland
and to maximize their value in practice. The co-conditioning and dewatering of sewerage
sludge with liquid alum sludge was also investigated in Jar-test based on the case
analysis of a water industry in France. Results show that the optimal sludge mix ratio
is 1:1, the use of the alum sludge has been shown to beneficially enhance the dewaterability
of the resultant mixed sludge, and highlighting a huge polymer saving (14 times less
than the current technologies) and provided a sustainable and technical sludge disposal
route for the local water industry. The use of alum sludge as a sorbent for gas purification
was studied by H2S adsorption experiments in a fixed-bed reactor with various operating
parameters. The experimental breakthrough data were modeled with empirical models
based on adsorption kinetics. Results show that alum sludge is an efficient sorbent
for H2S removal (capacity of 374.2 mg/g) and the mechanisms including dissociative
adsorption and oxidation were proposed. Moreover, the overall mass transfer coefficients
were calculated which could be used for the process scaling up. Finally, alum sludge
cakes were reused in the novel aerated alum sludge constructed wetland (CW), which
were designed for simultaneous H2S purification and wastewater treatment. Results
show that H2S was completely removed in the six months’ trials, while the high removal
efficiencies of COD, total nitrogen (TN), total phosphates (TP) were achieved. Thus,
a novel eco-friendly CW for simultaneous H2S purification and wastewater treatment
was developed. In the different approaches and process considered, in particular it
was put in investigating and describing the mechanisms involved. Overall, this work
demonstrated alum sludge could be a promising by- product for various novel beneficial
reuse rather than landfilling and provided a “Circular Economy” approach for WTRs
management.
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