avantages des bacteries facilitant la degradation des boues dans

AVANTAGESDES
BACTERIES
FACILITANTLA
DEGRADATIONDES
BOUESDANSLES
EAUXUSEES
Préparé par: Sherrie Bain, MS - Université Keiser
(Consultant en microbiologie indépendant)
Certification : diffusion hématogène, manipulation pathogène,
notifications produits dangereux, sécurité biologique, et
formation sur la biosécurité.
RAPPORT FINAL
11 NOV 2013
1 INTRODUCTION
1.1 OBJET
Le but de ce rapport est de décrire la manière dont les différentes souches microbiennes peuvent être utilisées
pour faciliter le processus de bio remédiation des boues.
Il donne également un aperçu des avantages liés à l’utilisation des Eco-Tabs™, produits fabriqués par
Eco-Distributors.
1.2 QU’EST-CE QUE « LES BOUES » DANS LES EAUX USEES ?
L’agence de protection de l’environnement définit les boues des eaux usées comme un résidu semi-solide qui se
forme au fond des lagunes et réservoirs lors du traitement des eaux usées (US Environmental Protection Agency
2013).
Ces boues peuvent être dangereuses car elles sont issues des eaux d’égout. Par conséquent, diverses approches
sont utilisées pour dégrader ces boues. (Schéma 1)
L’une de ces approches est le processus de boues activées. (US Environmental Protection Agency 2013).
Ce procédé utilise des bactéries aérobies (utilité de l’oxygène) pour dégrader les boues et déchets. Les boues
résiduaires excédentaires sont alors stabilisées, c’est-à-dire décontaminées, avant l’élimination finale.
Une fois les boues stabilisées, elles sont éliminées de différentes façons. (Schéma 2)
Les boues peuvent être transférées dans un site d’enfouissement, utilisées en tant qu’engrais agricole, ou dans
l’aménagement paysager. ( Kroiss , Rechberger , et Egle , 2011) .
Ce processus a été jugé comme étant l’une des méthodes les plus efficaces pour la bio remédiation des eaux
usées. ( Kato , Izaki , et Takashi , 1971)
TROU
D’HOMME
BIOGAZ
ENTREE DES
EAUX USEES
VANNE HAUTE PRESSION
BRASSEUR
EFFLUENT GAZEUX
SORTIE DES
EAUX USEES
ZONE
INTERMEDIAIRE
SEDIMENTS
DE FOND
ZONE DE
BRASSAGE
CONDUITE
D’EVACUATION
DES BOUES
CONDUITE
D’INJECTION
SCHEMA 1. Formation de boues dans une installation de traitement des eaux usées
Filtre
TRAITEMENT MECANIQUE
Déssableur
Décantation Primaire
TRAITEMENT BIOLOGIQUE
BOUES
EXCES DE BOUES
EPAISSISSEMENT
ASSECHEMENT
INCINERATION
STABILISATION
ENFOUISSEMENT
TRAITEMENT DES BOUES
RECIRCULATION
ELIMINATION DES BOUES
EPANDAGE – AMENAGEMENTS PAYSAGERS
SCHEMA 2 . Décontamination des boues provenant des eaux usées
(Kroiss, Rechberger, & Egle,
2011)
2 BENEFICES LIES AU PROCESSUS DES BOUES ACTIVEES
Le procédé de boues activées utilise (Avec l’apport d’oxygène) des bactéries aérobies qui se nourrissent de la
matière organique dans les boues des eaux usées. (Schéma 3)
Une aération est apportée dans les réservoirs ou le processus de boues activées nécessite de l’oxygène.
Il augmente aussi le contact entre les microbes et la matière organique. Les bactéries sont capables de croitre et de
se diviser très rapidement. Plus il y a de bactéries produites par cette division cellulaire, plus il y aura de cellules qui
s’alimentent sur les boues résiduelles.
BOUES ACTIVEES
RECIRCULATION DES
BOUES ACTIVEES
DECHETS DES BOUES
ACTIVEES
ENTREE DES
EFFLUENTS
EFFLUENT A EVACUER
OU TRAITEMENT
SUPPLEMENTAIRE
ARRIVEE D’AIR
OU OXYGENE
BASSIN D’AERATION
PROCEDE TYPIQUE DE BOUES ACTIVEES
SECOND
CLARIFICATEUR
SCHÉMA 3 . Aperçu du processus typique de boues activées (NSFC, 2003).
Ainsi, le procédé de boues activées, permet de réduire très rapidement la quantité de boues qui étaient présentes à
l’origine, en raison de la division rapide des cellules bactériennes, puisque les boues sont une source de nourriture.
Comme les bactéries digèrent la matière organique, et se reproduisent rapidement, la composition organique des
boues devient moins dense, et des floculants ou « flocs » se forment. Ce sont des petites particules de débris
résiduels, des bactéries nombreuses et des bios polymères, qui dégradent les matières organiques de façon plus
efficace. (Effets de levier de L’environnement – 2003)
Dans certains cas, les boues peuvent être aérées, pendant une période de temps prolongée. (Plus de 17 heures.)
Cela se traduit par l’épuisement de la plupart des matières organiques dans les boues. En conséquence, les microbes
se concurrencent pour acquérir le maximum de nourriture.
En raison du fait que les différentes bactéries et microbes utilisés dans le processus se nourrissent de différents
types de matières organiques, les microbes qui peuvent se nourrir des boues permettent de les décomposer encore
plus largement. L’effluent en sortie de station avec le processus de boues activées, est beaucoup plus « raffiné » par
rapport à l’effluent d’entrée. Le cout global du traitement des boues en utilisant ce processus est beaucoup plus
faible qu’avec l’utilisation de procédés mécaniques. (NSFC 2003)
2.1. Les souches bactériennes utilisées dans le procédé de boues activées
Les organismes utilisés dans le procédé à boues activées comprennent une variété spécifique de
souches bactériennes. Ces souches utilisent l'oxygène pour se développer. Ils fonctionnent en synergie pour
dégrader efficacement les boues.
Quelques exemples de bactéries qui sont couramment utilisés dans le procédé à boues activées comprennent des
espèces de bactéries Bacillus et Pseudomonas.
Ces microbes sont non seulement capables d'utiliser l'oxygène pour décomposer la matière organique, mais ils sont
aussi capables d'utiliser d'autres substances comme l'azote comme accepteurs d'électrons. Ceci augmente la
polyvalence et l'efficacité du procédé à boues activées (US Environnemental Protection Agency, 2010).
3.1 Avantages de l’utilisation des ECO-TABS ™ dans les boues d'assainissement
Le principe du processus de bio remédiation des boues activées est d'utiliser des microbes, principalement des
bactéries, pour dégrader les matières organiques dans les eaux usées.
Cela réduit la quantité totale de boues et produit un effluent plus propre, les boues peuvent être incinérées et mises
en décharge, ou exploitées de façons différentes.
Comme on l’a vu dans les sections 2.0 et 2.1 les facteurs clés qui déterminent l'efficacité de ce procédé comprennent
l'aération du mélange et le nombre total des microbes qui sont présents et capables de dégrader les boues d'eaux
usées.
Les produits Eco-Tabs ™ contiennent un mélange optimisé de jusqu'à quinze souches bactériennes qui
sont souvent présentes et actives dans les boues de « bio remédiation » (US Environnemental Protection
Agency, 2010).
En outre, la conception de la tablette comprend la « Microdot Technique de séparation » qui garantit que les
composants de base des produits sont libérés à un débit constant.
Les microbulles d'oxygène améliorent l'efficacité aérobie des souches bactériennes.
Cela permet la décomposition efficace des boues. Comme on le verra dans les
Sections 2.0 et 2.1, le processus de digestion des boues activées est réalisé par un mélange
de microbes.
La plupart des processus de dégradation biologique aérobie sont facilités par les bactéries.
Cependant, il existe aussi des microbes anaérobies précieux qui sont associés à ce processus.
En plus des microbulles d'oxygène diffusées par les produits, les Eco-Tabs contiennent des composants chimiques
non-dangereux et non-toxique. Le processus de dégradation des boues activées utilise des mélanges de bactéries et
d'autres microbes.
Étant donné que les micro-organismes peuvent utiliser différents substrats comme source de nourriture,
les composés non toxiques des tablettes Eco-Tabs™, seront rapidement consommés par les bactéries et autres
microbes présents qui ont la capacité physiologique d’utiliser des nutriments inorganiques.
Ainsi, on prévoit que l'utilisation des tablettes Eco-Tabs™ n’entrainera pas de toxicité accrue en raison de
l'installation du nouveau traitement et que l’effluent pourra être utilisé sans danger dans les installations
d’épuration finales.
Le tableau ci-dessous (Tableau I) fournit des références spécifiques à l'appui des renseignements fournis au sujet de
l'efficacité du mélange bactérien utilisé dans les tablettes Eco -Tabs ™. Il fournit également des informations
provenant de sources multiples afin de clarifier la nature de la prestation de l'oxygène, des composants chimiques
utilisés dans les produits Eco -Tabs ™ et l'impact potentiel de leur décomposition lorsqu'ils sont introduits dans
l'environnement.
En résumé, ce sont des preuves scientifiques exprimant l'efficacité des mélanges de bactéries utilisées par les
produits Eco -Tabs ™ dans la bio remédiation et la bio-augmentation, ainsi que sur la nature de l'impact potentiel de
la décomposition de la substance chimique fournissant l’oxygène des produits.
BACILLUS MEGATERIUM
Bien que n'étant pas spécifique à un traitement des eaux usées, Singh, Singh, Soni, Singh, Chauhan, et Kalra,(2013)
ont mené une recherche en soulignant le fait que le prétraitement des déchets agrobiologiques avec un mélange de
microbes, y compris Bacillus mégatérium ATCC souche # 14581 améliore considérablement la décomposition de la
cellulose et des autres composants organiques des déchets. Ces déchets seraient autrement laissés à l'abandon
dans les champs et potentiellement pollueraient l'environnement. L'article permet de faire la lumière sur le fait que
Bacillus mégatérium ATCC souche # 14581 est une souche très importante qui est utilisée dans le commerce dans de
nombreux processus de bio remédiation (Singh, Singh, Soni, Singh, Chauhan, et Kalra, 2013).
PSEUDOMONAS FLOURESCENS
Une étude de 2003 par Inoue, Takimura, Kawaguchi, Nitoda, Fuse, Et Murakami, a révélé que la souche ATCC
Pseudomonas flourescens # 13525 a démontré le plus haut niveau d'activité dans la dégradation de triphénylétain
(TPT).
Le TPT est un composé organique conjugué de l'étain qui se trouve généralement dans certaines peintures et dans
les eaux de ruissellement agricole. Le TPT peut s'infiltrer dans le milieu aquatique et avoir des effets nocifs sur les
poissons et autres organismes vivant dans l'eau. Par conséquent, trouver une solution efficace pour éliminer ces
polluants potentiellement nocifs pour l’environnement est très important. Le résultat de l‘utilisation de
Pseudomonas flourescens ATCC # 13525 pour dégrader la TPT met également en évidence le caractère bénéfique de
l'utilisation de cette souche particulière dans les processus de bio remédiation multiples. (Inoue, Takimura,
Kawaguchi, Nitoda, Fuse, Et Murakami, 2003).
PSEUDOMONAS PUTIDA
Cette espèce de Pseudomonas a été isolée à partir de boues activées en même temps que les Pseudomonas
flourescens. Ces deux microbes se trouvent couramment dans la vie et l'alimentation des composants organiques de
boues activées. En outre, leur compétence naturelle à dégrader un certain nombre de différents types de composés
organiques rend souhaitable leur utilisation dans la dégradation d'autres polluants environnementaux potentiels y
compris le toluène (Moller, Pedersen, Poulsan, Arvin, et Molin, 1996)
BACILLUS AMYLOLIQUEFACIENS
Ces souches sont connues pour leur capacité à dégrader les protéines.
Bacillus amyloliquefaciens est gram positif, catalase positif, aérobie, et mobiles en forme de tige. Cet organisme
particulier est présent dans des échantillons de sol dans la nature.
Bacillus amyloliquefaciens est en outre classée comme un organisme faible G+ C, organisme connu pour sa
capacité à dégrader les protéines extracellulaire, qui peut être très utile.
Bacillus amyloliquefaciens est non pathogène et semblable à d'autres espèces de Bacillus.
Bacillus amyloliquefaciens est capable de produire des endospores permettant de survivre pendant de
longues périodes. Ces souches ont des caractéristiques physiologiques, bénéfiques qui favorisent ou bioaugmentent le processus de traitement des eaux usées.
(Lawler et Smith, 2000)
BACILLUS LICHENIFORMIS
Les versions de cette souche ont été isolées à partir de boues d’épuration, et démontrent leur maitrise à dégrader la
matière organique associée aux boues d’épuration.
De plus, cette souche a été utilisée avec succès pour améliorer l’efficacité du métabolisme de composés organiques
spécifiques, y compris les sucres tels que le saccharose (sucre de table), pour produire des biocarburants. (Dwidar,
Kim, Jeong, Um, et Mitchell, 2013)
BACILLUS BREVIS / BREVIBACILLUS PARABREVIS
C'est un bacille aérobie formant des spores de bactéries gram-positives que l’on trouve couramment dans le sol, l'air,
l'eau et les matières en décomposition. Il est rarement associée à des maladies infectieuses Cette espèce a déjà été
isolée à partir de déchets, dans les environnements de boues (eaux usées) (Strom,1995).
BACILLUS SUBTILIS
Bacillus subtilis est une espèce bactérienne largement adaptée, capables de croître dans de nombreux
environnements, y compris le sol, les racines des plantes et les voies gastro-intestinales des animaux.
Bacillus subtilis est utilisée de manière sécurisée depuis longtemps.
On lui a accordé la présomption d'innocuité (QPS) statut accordé par l'Autorité européenne de sécurité des aliments
(EFSA) [16].
Elle fait partie de la liste officielle des micro-organismes avec une histoire documentée de son utilisation sécurisée
dans les milieux alimentaires, établie par la Fédération internationale de laiterie (FIL), en collaboration avec
l’Association EFFCA en 2002 et mis à jour en 2012. (European Food and Feed Cultures Association).
Ces souches présentent des caractéristiques physiologiques bénéfiques qui favorisent ou bio-augmentent
le processus de traitement des eaux usées (Lawler & Smith, 2000).
BACILLUS PUMILUS
En tant que membre de la famille des Bacillus, cette bactérie joue souvent un rôle dans la reconstitution des
éléments nutritifs du sol, en alimentant le cycle du carbone terrestre et le cycle de l’azote.
Bacillus Pumilus se trouve naturellement dans l’environnement, elle est considérée comme étant non-toxique et
sans danger pour son utilisation dans une multiplicité d’applications.
Cette souche présente des caractéristiques physiologiques bénéfiques qui favorisent ou bio-augmentent
le processus de traitement des eaux usées (Lawler & Smith, 2000).
BACILLUS MACERANS
Bacillus Macerans est un bacille aérobie à gram-positif capable de croitre en présence d’oxygène.
Il est constitué de dextrine, l'origine de l'amidon et considéré comme sûr et non pathogène.
Cette souche a des caractéristiques physiologiques bénéfiques qui favorisent ou bio-augmente le processus de
traitement des eaux usées (Lawler & Smith, 2000).
EN RESUME
Les boues activées contiennent généralement des communautés mixtes de bactéries qui exercent leurs
activités métaboliques en présence et en absence d’oxygène. En plus des souches utilisées dans la tablette Eco -Tabs
ces communautés mixtes de microbes aideront à faciliter la décomposition des deux composants organiques et
inorganiques de la boue activée par l'intermédiaire de diverses voies métaboliques.
L'un de ces composants chimiques inorganiques dans la boue est du bicarbonate de sodium. Le bicarbonate de
sodium, appelé aussi chimiquement Carbonate d’hydrogène de sodium, est plus communément connu comme le
bicarbonate de soude. Il s'agit d'un produit chimique non dangereux par la combinaison du sodium et de l'acide
carbonique. On le trouve couramment dans de nombreux détergents ménagers , comme un adoucisseur d'eau ,
antiacide , comme le bicarbonate de soude , ainsi que dans les produits d'hygiène corporelle comme les bains
moussants et dentifrice ( Aus -e- Tute ) , ( Torcris Biosciences , 2013), ( Tata Chemicals Europe , 2013)
Une étude menée par Lee et al. al. (1999) détaille les expérimentations menées afin de déterminer comment les
différents composants biologiques et chimiques de la boue activée sont dégradés.
Cette étude a utilisé des techniques de biologie moléculaire combinées pour retracer comment les microbes dans
les boues activées assimilent diverses sources de carbone non - organique, les composants chimiques tels que le
bicarbonate de sodium.
Les résultats de cette étude indiquent que le mélange des communautés de microbes est très efficace pour
l'assimilation des glucides comme le glucose, ainsi que le bicarbonate de sodium.
Bien que le glucose soit la source d'hydrate de carbone utilisé dans cette étude, et que des glucides particuliers
comme le lactose chlorhydrate soit inclus dans les tablettes Eco -Tabs, ce sont deux sources de glucides comparables
aux fins de référence.
On admet que les communautés mixtes de bactéries dans les boues activées puissent assimiler les éléments de
lactose monohydrate des tablettes Eco -Tabs ™ de manière similaire à celle démontrée pour le métabolisme du
glucose dans l’étude Lee et al. (Lee et.al. 1999)
En outre, l'étude révèle que les communautés mixtes de microbes sont très efficaces pour l'assimilation du
bicarbonate de sodium en utilisant à la fois de l'oxygène et de l'oxygène indépendant par voies métaboliques (Lee, et
al. 1999).
Les tablettes Eco -Tabs ™ contiennent également du per carbonate de sodium. Ce produit chimique est un oxydant
qui est produit en combinant le carbonate de sodium avec du peroxyde d’hydrogène (Tabler, 2011). On le trouve
aussi dans les produits de nettoyage ménagers courants.
En ce qui concerne le per carbonate de sodium inclus comme composant dans les Eco -Tabs pour le traitement des
eaux usées, les communautés microbiennes mixtes d'origine naturelle dans les boues activées, ainsi que les
composants bactériens des Eco-Tabs™, métabolisent facilement le per carbonate de sodium parce que le celui-ci
réagit au contact de l'eau des boues activées , il est ainsi facilement décomposé en oxygène et en carbonate de
sodium , un composé non dangereux , facilement dégradé ( Shangyu Jiehua Chemical Co. , Ltd ) ,( Mass.Gov de
l'énergie et de l'environnement , 2010) .
Il convient également de noter que le per carbonate de sodium a été identifié comme un algicide, un fongicide et un
pesticide peu nocif par rapport à d'autres produits commerciaux comme le formaldéhyde, en ce qui concerne les lacs
naturels et les écloseries de poissons car la toxicité potentielle est significativement inférieure à celle du
formaldéhyde (Mass.Gov Énergie et de l’environnement, 2010).
En conclusion, les conséquences « potentiellement néfastes » suite à l’utilisation des produits Eco-Tabs™ sont
négligeables pour l’environnement ou pour les stations d’épuration.
REFERENCES DES SOURCES UTILISEES