Rôle de l'activité biologique dans un filtre à sable conventionnel

Abstract

La filtration sur lit de sable se répand de plus en plus comme technique de polissage des effluents d'usine d'épuration. La biomasse qui se développe inévitablement dans les lits filtrants et en accélère le colmatage est habituellement considérée comme une nuisance. La présente étude a été entreprise pour évaluer l'efficacité de l'activité biologique dans un filtre à sable pour l'enlèvement de la DBO soluble; et pour préciser la corrélation existant entre la biomasse et les autres paramètres de la filtration tels: la perte de charge, la consommation d'oxygène, l'enlèvement de la DB05 et des nitrates. L'implantation de la biomasse, sa résistance au lavage, sa vitesse d'acclimatation à des variations brusques de concentration en substrat faisaient également partie des objectifs de la recherche. Le montage expérimental consistait en une colonne de filtration de 133 mm de diamètre. Le milieu filtrant était constitué de 26 cm de sable d'Ottawa ayant un diamètre effectif de 1,30 mm et un coefficient d'uniformité de 1,50. L'eau usée synthétique, à base de sucrase, contenait environ 35 mg/L de DB05 soluble et 10 mg/L de nitrates. Après l'ensemencement du filtre d'une durée de trois (3) à quatre (4) semaines, des essais de filtration ont été effectués à des taux de 71,6 et 143 L/m 2-min (1,8 et 3,5 g/pi2-min). Les résultats montrent que l'on peut atteindre un enlèvement de 40 à 50% de la DB05 avec 2500 à 8000 mg de biomasse par litre du milieu filtrant. Un cycle de filtration biologique se déroule en trois (3) phases similaires à celles de la croissance bactérienne: acclimatation, croissance rapide et plafonnement. L'enlèvement des nitrates n'est significatif que dans la dernière phase. Il y a une excellente corrélation entre la DB05 et le carbone organique ainsi qu'entre l'enlèvement du carbone et la consommation d'oxygène. Il y a une bonne corrélation linéaire entre l'enlèvement de carbone et le poids de la biomasse dans le filtre dans la seconde phase de la filtration. Au début et à la fin du cycle, la corrélation est très faible. La perte de charge est une fonction de puissance de la biomasse dans les deux (2) premières phases de la filtration. Dans la dernière phase, il n'y a plus de corrélation parce que la densité de la biomasse diminue très rapidement.