Étude de la performance du milieu filtrant constitué d’une couche de chènevotte sur une couche de grignons d'olives dans le traitement des eaux usées domestiques : du pilote à l’échelle industrielle Study of the performance of a filter medium consisting of a layer of hemp shives on a layer of olive pomace in the treatment of domestic wastewater: scale-up from biofiltration pilot to full-scale

Résumé

Deux matériaux, sous-produits agro-industriels, ont été étudiés en biofiltration à l'échelle pilote : la chènevotte en tant que « couche active », sur des grignons d'olives en tant que « couche de support ». L'objectif était d'étudier la capacité de ces deux matériaux travaillant ensemble comme un seul milieu filtrant poreux. L'impact de la hauteur de la couche active sur la performance du biofiltre a été étudié expérimentalement grâce à deux biofiltres, un premier présentant une répartition des matériaux en deux hauteurs égales, l’autre avec 80 % de couche active sur 20 % de hauteur de couche support. Les deux pilotes ont été alimentés à raison de 75 L·j^‑1·EH^‑1 (EH : équivalent-habitant) avec des eaux usées domestiques synthétiques. Les résultats ont montré une réduction de la demande biochimique en oxygène en cinq jours (DBO₅) et des matières en suspension (MES) de plus de 90 % après dix semaines de fonctionnement. Cette performance s'est maintenue après plus de 30 semaines de fonctionnement continu. Par ailleurs, six prototypes de biofiltres ont été installés pour traiter les eaux usées domestiques de résidences unifamiliales dans des conditions réelles. Les objectifs de cette étude sont de caractériser l'efficacité du traitement de ces prototypes sur plusieurs années dans des conditions réelles, de déterminer l'entretien requis par une telle technologie et d'étudier l'influence de paramètres tels que la hauteur du biofiltre, l'aération et le nombre d'habitants. L'efficacité de traitement à long terme de l'un des biofiltres, qui fonctionne depuis près de quatre ans, est remarquable. Les pourcentages moyens de réduction de la demande chimique en oxygène (DCO), de la DBO₅ et de MES sont respectivement de plus de 83 %, 97 % et 96 %, laissant espérer des résultats prometteurs pour les cinq autres.

Mots-clés:

• traitement des eaux usées,
• milieu filtrant,
• biomasse,
• biofiltration,
• valorisation

Abstract

Two agro-industrial by-products were studied in biofiltration of domestic wastewater at pilot scale: hemp shives working as “active layer”, or top layer, on olive pomace working as “support layer”, or bottom layer. The aim of this work was to study the treatment capacity of these two materials working together as one single porous filter medium. The first biofilter had an equal proportion of both materials while the second one had 80% of the active layer and 20% of the support layer. The objective was to study the impact of the layer height on the biofilter performance. Both pilots were fed with synthetic sludge-based wastewater at a rate of 75 L·d^‑1·PE^‑1 (PE: population equivalent). Results showed a reduction of more than 90% of the biochemical oxygen demand at five days (BOD₅) and the total suspended solids (TSS) after ten weeks of continuous operation. The performance remains good after more than 30 weeks of operation. Since the laboratory results were very encouraging, six prototype biofilters were installed to treat domestic wastewater from single-family residences under real conditions. The short-term purposes of this study are to determine the maintenance required by such a novel technology and to study the influence of parameters such as filter height, aeration, and the number of inhabitants. While the long-term goal is to characterize the treatment efficiency of these prototypes over many years under field conditions. The long-term treatment efficiency of one of the biofilters, which has been running for almost four years, is outstanding. The mean reduction in the chemical oxygen demand (COD), BOD₅, and TSS is over 83%, 97%, and 96% respectively, rising expectations for the other five prototypes.

Key words:

• wastewater treatment,
• filter media,
• biomass,
• biofiltration,
• valorization