Effets de l'ajustement du débit sur le traitement en général

Les résultats d'enlèvement de la DCO, de la CDBO5 ainsi que du N-NH4+ dans la cellule test

n’ont pas montré d'améliorations statistiquement significatives par rapport à la cellule de contrôle. Ces résultats laissent croire que l'augmentation du temps de filtration à 21 min (cellule test) par rapport à 15.4 min (cellule de contrôle) ne procure pas davantage au niveau du traitement dans ce cas bien précis. Nogueira, Melo et al. (2002) ont fait des observations similaires sur l'abattement de la charge carbonée et le processus de nitrification; il ont tiré comme conclusion que l'augmentation du temps de rétention hydraulique pourrait être insuffisant pour améliorer l’efficacité du traitement. Toutefois, les résultats montrent que la concentration d'oxygène dissous dans la cellule test demeure significativement plus élevée que la cellule de contrôle. L'augmentation du temps de rétention hydraulique dans le biofiltre favorise ainsi un accroissement de la concentration d'oxygène dissous dans le liquide interstitiel. Selon Meng, Shi et al. (2007), la concentration d'oxygène dissous diminue en même temps que le temps de rétention hydraulique, corroborant ainsi les actuelles observations sur le lien entre ces deux paramètres. Les performances réduites d'enlèvement du N-NH4+ dans la cellule test par rapport aux essais précédents pourraient s'expliquer par les

valeurs observées plus faibles que les 6 mg-O2/L d'oxygène dissous à 4' de profondeur

(Holloway et al., 2008; Zhao et al., 2006). Sans avoir d'effets marqués pour l'enlèvement de la charge carbonée, il apparait toutefois que l'augmentation du temps de rétention hydraulique peut être un paramètre contrôlant la disponibilité de l'oxygène dissous dans le biofiltre sous condition d’une charge massique constante.

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Les résultats d'enlèvement de la charge en CDOB5 et N-NH4+ en kg/d présentés au Tableau

5.2 permettent une estimation de la consommation d'énergie supplémentaire en lien avec les performances de traitement entre la cellule test et de contrôle. Lors des essais sur les conditions d'aération, l'enlèvement de la CDBO5 est principalement responsable de la

consommation d'énergie supplémentaire, estimée à 345 kWh/kg/d par rapport à la demande totale estimée à 365 kWh/kg/d. Lors des essais de paramètre modifié de lavage, c'est l'enlèvement de la charge en N-NH4+ qui est principalement responsable de la consommation

d'énergie supplémentaire, estimé à 53,8 kWh/kg/d par rapport à la demande totale estimée à 67,4 kWh/kg/d. Finalement, lors des essais d'ajustement du débit, l'enlèvement de la charge en CDBO5 est principalement responsable de la consommation d'énergie supplémentaire,

estimée à 107 kWh/kg/d par rapport à la hausse de la demande totale évaluée à 138 kWh/kg/d.

5.6 Conclusion

Les résultats de cette étude ayant pour but d'améliorer le traitement d'un BAF de type Biocarbone® ont démontré une meilleure capacité de traitement en ce qui concerne l'enlèvement de la DCO et de la CDBO5 dans la cellule test lors des essais sur l'aération

(ajout de 3000 m3_{/h d'air de procédé pour un enlèvement de DCO et CDBO5 de 54,7 et 80,6}

% respectivement) et des modifications des paramètres de lavages (lavages plus courts et plus fréquents pour un enlèvement de DCO et CDBO5 de 49,4 et 83,5 %). De plus, la

nitrification du N-NH4+ a également été observée lors de ces essais alors que le système de

biofiltration en place n'est pas prévu à cet effet. L'élément clé favorisant la nitrification semble être la concentration en oxygène dissous dans la partie profonde de la cellule. En effet, c'est dans cette zone de la cellule où la nitrification a pu se produire et qu'elle présentait la concentration d'oxygène dissous la plus élevée ainsi que la charge carbonée la plus faible. Les résultats montrent que l’oxygène dissous devrait être au moins à 6 mg/L pour assurer un enlèvement significatif de la charge en N-NH4+. L'essai sur l'ajustement du débit (réduction

du temps de rétention hydraulique) n'a pas contribué de façon significative à l’obtention de meilleurs rendements d'enlèvement de la charge carbonée ainsi que du N-NH4+ entre la

cellule test et de contrôle. Toutefois, les résultats ont démontré une augmentation significative quant à la concentration de l'oxygène dissous dans la cellule test mais en dessous des 6 mg-O2/L. Ainsi, il apparait que l'augmentation du temps de contact avec le

biofilm assurerait un meilleur transfert d'oxygène dans le liquide interstitiel, favorisant le maintien d'une forte concentration d'oxygène dissous dans la partie profonde du biofiltre. Pour en bénéficier, il faudrait davantage diminuer le temps de rétention hydraulique (en ajustant le débit) afin que l'oxygène dissous augmente aussi davantage pour d'atteindre le seuil de concentration d'oxygène dissous suffisant (6 mg-O2/L) pour favoriser le processus de

nitrification. Finalement, l'estimation de l'apport supplémentaire en énergie en fonction de l'enlèvement de la CDBO5, du N-NH4+ nitrifié et de l'augmentation des lavages de la cellule

test par rapport à la cellule de contrôle, ce situerait entre 67 et 365 kWh/kg/d. Ainsi, afin de favoriser le phénomène de nitrification dans un système BAF à flux descendant (non conçu à cet effet), une aération soutenue dans la partie inférieure du filtre ainsi que des lavages plus courts et plus fréquents sont recommandés. De plus, l’ajustement du débit diminuant ainsi la charge superficielle, permet une flexibilité quant au contrôle de la disponibilité d'oxygène dissous pour le biofilm, influençant alors directement l’efficacité d’enlèvement de la matière organique et, si la teneur en oxygène atteinte est suffisamment élevée (6 mg-O2/L), le

CHAPITRE 6