Potentiality of a process combining ozone and biodegradation: application to the treatment of the biorefractory and colored COD from an agro-food wastewater | Potentialités d’un procédé combinant ozone et biodégradation: application au traitement de la DCO dure et colorée d’un effluent d’origine agro-alimentaire

Soutenue le 18 décembre Diplôme : Dr. d'Université

English. This thesis aimed to develop a process combining ozonation and biodegradation, applied to a biorefractory wastewater containing melanoidins from molasses fermentation industry. This study also focused on the evaluation of solid catalysts containing noble metals supported on activated carbon or alumina, in the form of powders, pellets or balls, to improve performance of the phsyico-chemical pretreatment. The biorefractory COD in the effluent is 2 g.L-1, with a characteristic brown color. Ozonation runs without catalyst revealed an optimal ozone dose. For ozonation, the color could be completely removed while a residual COD was slowly oxidized for higher ozone doses. Combination of semi-continuous ozonation, at the optimal dose, with aerobic, anaerobic and anoxic biodegradations indicated 35% biodegradable COD after ozonation. The catalytic ozonation studies conducted in batch and in semi-continuous conditions quantified the performance of the catalysts, depending on the nature of both the support and the metal supported, at different concentrations. These performances were directly related to the COD adsorption on solid catalysts. Efficacy depended on both the catalyst properties and the experimental conditions, such as pH and alkalinity. The catalysts potential for the conversion of biorefractory COD into biodegradable one confirmed the need for the definition of an optimal dose for both catalyst and ozone related to the corresponding biodegradability.

French. Cette thèse a pour objectif le développement d'un procédé combinant ozonation et biodégradation, appliqué à un effluent bioréfractaire issu de l'industrie de fermentation des mélasses contenant des mélanoïdines. Cette étude a également porté sur l'évaluation de catalyseurs solides, contenant des métaux nobles déposés sur charbon actif ou alumine, sous forme de poudres, de grains ou de billes, permettant d'améliorer les performances du prétraitement physico-chimique. La DCO dure de l'effluent s'élève à 2 g.L-1, de couleur brune caractéristique. Des essais d'ozonation, sans catalyseur, ont permis d'identifier une dose d'ozone optimale. Par ozonation, la couleur peut être complètement éliminée tandis qu'une fraction résiduelle de DCO est lentement oxydée pour des doses d'ozone élevées. Des essais en semi-continu combinant ozonation à la dose optimale et biodégradation aérobie, anaérobie et anoxie ont indiqué que la fraction biodégradable après ozonation s'élève à 35%. Les essais d'ozonation catalytique conduits en batch ainsi qu'en semi-continu ont permis d'évaluer les performances des catalyseurs, en fonction de la nature du support et du métal déposé, aux différentes concentrations. Ces performances sont directement liées aux phénomènes d'adsorption de la DCO sur les catalyseurs solides. L'efficacité est dépendante de la nature du catalyseur et des conditions de mise en œuvre, telles que le pH et l'alcalinité. Les résultats concernant les performances des catalyseurs pour convertir la DCO dure en DCO biodégradable confirment la nécessité de définir une dose optimale de catalyseur et d'ozone en relation avec la biodégradabilité correspondante.