Traitement d'effluents concentrés par cultures fixées sur gravier ou pouzzolane | Treatment of concentrated wastewaters with attached growth cultures on gravel or pozzolana

French. Dans le but de répondre aux besoins des très petites industries agroalimentaires (fromageries fermières, laiteries) en matière de traitement de leurs eaux usées, un procédé d'épuration à cultures fixées sur supports fins est à l'étude. De tels procédés sont reconnus comme bien adaptés au milieu rural en traitement d'eaux usées domestiques, puisqu'ils présentent, une bonne qualité de traitement, un fonctionnement simple, bon marché et une maintenance relativement limitée. Les particularités des effluents agroalimentaires en comparaison des effluents domestiques, et notamment leur forte concentration (DCO de l'ordre de 10g.L-1), nécessitent l'adaptation des procédés à cultures fixées sur supports fins. Afin d'augmenter les apports en oxygène nécessaires à l'épuration aérobie de la pollution et de diminuer les risques de colmatage, la granulométrie du support est augmentée. Au sable, généralement employé en traitement d'eaux usées domestiques, on préfère l'utilisation de gravier (2-5 mm) ou de pouzzolane (3-7 mm). Afin d'allonger le temps de contact pollution-biomasse au sein des massifs on recycle l'effluent. Le principe de l'alternance de phases d'alimentation et de phases de repos, appliqué en traitement d'eaux usées domestiques est maintenu. Les phases de repos doivent permettre la reconstitution du stock d'oxygène et la régression de la biomasse au sein du massif filtrant. L'étude d'un pilote expérimental, constitué de 4 colonnes garnies de 60 cm de pouzzolane ou de gravier est réalisée. Les performances du procédé sont satisfaisantes, les rendements épuratoires sont supérieurs à 95 % d'abattement de la charge organique appliquée. Les massifs sont l'objet d'une accumulation continuelle de matière organique qui conduit à terme au colmatage des filtres. Alimentés à une charge surfacique de 280 g DCO.m-2.j-1, la durée de vie des filtres est au maximum de 500 jours. Le principal facteur d'influence du taux d'accumulation de matière organique au sein du filtre est le rythme de fonctionnement. En augmentant les temps de repos, en conservant la même charge journalière moyenne, on diminue l'accumulation. La matière organique accumulée au sein des massifs est en grande partie non biodégradable. Dans le but de faciliter l'optimisation des rythmes de fonctionnement du procédé, la modélisation des processus impliqués dans l'épuration a été entreprise. Le modèle est basé sur l'imbrication de quatre sous-modèles simulant chacun : l'écoulement, le transfert des solutés, le transfert de l'oxygène et la dégradation biologique. Les simulations présentent des résultats satisfaisants mais la prise en compte de l'influence des rythmes de fonctionnement reste à réaliser.

English. Presently, there are no suitable wastewater treatment systems for effluents from very small food processing industries (dairy, cheese, wine production). Such effluents are characterized by high organic matter content (about 10 g COD L-1) and relatively low daily volumes (about 2 m3). An adaptation of attached-growth cultures on fine media processes, known to be easy and inexpensive to use, could fit both the technical and economical context of those industries. Coarser filter particle size distributions than those normally used allow a better aeration and reduce clogging risk. The transit time of the effluent through the porous filter materials is shortened and requires recirculation to increase the contact time between the biomass and the substrate. A pilot plant was built to compare the efficiency of two kinds of filter materials, gravel (2-5 mm) and pozzolana (3-7 mm). It consists on 4 experimental columns filled with 60 cm of gravel or pozzolana. Pilot-scale plants show high COD removal rates (>95 %). Pilot-scale experiments show that the accumulation of organic matter in the infiltration beds leads to the clogging of the recirculating filter. With a daily average applied load of 280 g COD m-2 d-1 the lifetime of a filter does not exceed 500 days. Operation rhythm seems to be one of the key factors which control this organic matter accumulation. Longer rest periods allow longer lifetime at the same average load level. The accumulated organic matter in infiltration beds is mainly stable. In order to define the best working conditions allowing a sustainable treatment, the mathematical modelling of the phenomena controlling purification processes is under studies. Model consists on the gathering of 4 sub-models each controlling a part of the processes: hydrodynamic, solute transport, oxygen transport and biodegradation. Simulations show good correspondence with measurements in a global scale. Model should provide an effective tool for system optimisation, nevertheless accuracy of simulation is still perfectible regarding the influence of feeding rhythm.