Le média BIONESTMD a été conçu par l’entreprise québécoise Bionest Technologies lors du développement de
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certification NQ3680-910 depuis 2004, ce qui permet son application pour le traitement secondaire avancée des résidences isolées (BNQ, 2015). Bien que l’application initiale du système visait le marché résidentiel, la technologie a été mise à l’échelle pour des applications commerciales, institutionnelle et communautaire en 2005 (MDDELCC, 2012). En 2011-2012, le média BIONESTMD a été utilisé dans un nouveau procédé pour
augmenter la performance de nitrification des étangs aérés. Une démonstration côte-à-côté a permis de quantifier l’apport du média pour la nitrification tertiaire en eau froide des étangs aérés (Baillargeon, 2013). Le média BIONESTMD est un média fixe autoportant immergé. Il est composé d’un polymère inerte qui assure la
durabilité du média dans le temps. Sa densité de 1,04 et sa rigidité lui permettent, une fois immergé, d’occuper la totalité du volume de traitement à l’intérieur duquel il est mis en place. Il n’y a donc pas de support ou de fluidisation qui soient requis. La surface spécifique du média est de l’ordre de 180 m²/m³ et le média n’occupe que 1,6% du volume de traitement, permettant ainsi d’avoir à la fois une surface spécifique élevée et un temps de rétention hydraulique des vides similaire au temps de rétention hydraulique total du réacteur (Baillargeon, 2013).
1.6.1. Application résidentielle
Le réacteur BIONESTMD résidentiel s’installe en aval d’une fosse septique d’un temps de rétention de 2,3 jours.
Ce réacteur possède, tout comme la fosse septique, un temps de rétention hydraulique de 2,3 jours et un mur de partition. Le média est installé dans la totalité du volume de traitement. La première section occupant les deux tiers du volume est aérée à l’aide de diffuseurs à fines bulles installés sous le média afin de combler la demande en oxygène des bactéries autotrophes et hétérotrophes. L’aération n’est pas utilisée dans ce système pour contrôler l’épaisseur du biofilm. Les boues s’accumulent dans le réacteur et doivent être vidangée après plusieurs années d’utilisation. Le média dans le dernier tiers du réacteur n’est pas aéré afin de favoriser une décantation des matières en suspension et de produire un effluent clarifié. Une pompe de recirculation permet de pomper de l’effluent du réacteur vers la fosse septique à un débit correspondant à 2,5 fois le débit d’alimentation du système.
Les caractéristiques d’une eau usée d’origine domestique sont présentées au Tableau 6 (MDDELCC, 2016a). Les concentrations attendues à l’effluent de la fosse septique sont également présentées dans ce tableau.
Tableau 6 Caractéristiques des eaux usées d’origine domestique (MDDELCC, 2016a) Paramètre Eau usée brute Effluent fosse septique Concentration (mg/L)
DBO5C 250 < 200
MES 300 < 100
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Selon les concentrations présentées au Tableau 6 et la conception décrite dans le certificat NQ3680-910, les charges surfaciques appliquées au réacteur sont de l’ordre de 0,5 g DBO5C/m².d, 0,3 g MES/m².d et de 0,1 g N-NH4/m².d. Avec ces charges, le réacteur produit un effluent dont les concentrations en DBO5C et en MES sont inférieures à 10 mg/L. Le système résidentiel n’est pas certifié pour l’enlèvement de l’azote ammoniacal.
1.6.2. Applications communautaire, commerciale et institutionnelle
La conception du système BIONESTMD pour des applications communautaire, commerciale et institutionnelle
est une mise à l’échelle du système résidentiel. Pour des applications en eau froide, un système de chauffage de la température de l’eau est installé sur la boucle de recirculation afin de maintenir la température au-dessus de 10°C à l’effluent de la fosse septique. Les caractéristiques de l’eau à l’affluent et à l’effluent du système lors du suivi de validation de la performance de la technologie pour l’obtention d’une fiche d’information technique sont présentées au Tableau 7 (MDDELCC, 2012).
Tableau 7 Caractéristiques des eaux usées lors du suivi de validation de la performance de la technologie BIONESTMD (MDDELCC,2012)
Paramètre Concentration (mg/L) Affluent Effluent
DBO5C 231 4,4
MES 258 3,8
1.6.3. Application pour la nitrification tertiaire dans les étangs aérés
Le média BIONESTMD a été utilisé en 2011-2012 pour des essais visant à améliorer la nitrification des étangs
aérés de la communauté Atikamekw de Wemotaci. Le média était mis en place dans le dernier étang d’une série de deux étangs à l’intérieur de cages rectangulaires en filet permettant de mettre en contact l’eau usée avec la biomasse fixée au média. La concentration de DBO5C moyenne à l’affluent de ce deuxième étang était inférieure à 25 mg/L. Afin de pouvoir distinguer la nitrification attribuable au média de la nitrification attribuable à l’étang aéré, l’étang a été partitionné en deux dans le sens de la longueur à l’aide d’une toile imperméable. Le média a été installé d’un seul côté de la toile, l’autre côté étant utilisé comme témoin pour évaluer la nitrification de l’étang conventionnel. Pour la période du 4 août au 25 octobre 2011 et du 15 mai au 15 octobre 2012, une nitrification de 95% a été mesurée du côté avec média alors que la nitrification du côté témoin mesurée a été de 8%. À partir du mois d’octobre 2011, la nitrification a diminuée jusqu’à être nulle en janvier 2012. La nitrification a par la suite recommencée à partir du mois de mars 2012 (Baillargeon, 2013).
Des essais pilotes ont également été réalisés en parallèle. Douze pilotes alimentés avec l’effluent du premier étang ont été utilisés pour étudier l’influence de la température, de la surface de média et du débit d’alimentation appliqué sur la performance de nitrification. L’influence de la température était variable selon les
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conditions d’opération. Des coefficients de température de 1,01 à 1,08 pour la conversion des taux de nitrification, exprimés en g N-NH4/m².d, avec la relation d’Arrhenius ont été mesurés selon les conditions d’opération (Baillargeon, 2013).