Résumés
Abstract
In order to study the simultaneous removal of nitrate and organic matter from a dairy effluent containing 670 mg∙L-1 of nitrate (NO3--N) and 5 760 mg∙L-1 of dissolved chemical oxygen demand (CODd), denitrification in a laboratory scale bioreactor consisting of an immersed bacterial bed colonized by an heterotrophic denitrifying flora (HDF) selected for NO3- reduction, COD consumption and adapted to grow on an effluent produced by a dairy industry was investigated. The obtained results indicated that at the optimal conditions of temperature (30°C), pH (7), COD/NO3--N ratio (5), the operation lasted 108h with total reduction of nitrate in 72h, no nitrite accumulation, and 92% of soluble COD removal in 96h. This indicates that the biodenitrification was accompanied with a high efficiency of matter organic removal as an electron donor, and thereby satisfies the applicable standards.
Keywords:
- dairy effluent,
- nitrates,
- chemical oxygen demand,
- biodenitrification,
- heterotrophic denitrifying flora,
- immersed bacterial bed
Résumé
Dans le but d’étudier la biodénitrification d'un effluent industriel laitier à fortes concentrations en nitrates (670 mg∙L-1 de N-NO3-) et en matière organique biodégradable (5 760 mg∙L-1 de DCO soluble), un procédé de type lit bactérien immergé (fonctionnant en mode continu et colonisé par une flore hétérotrophe dénitrifiante) a été mis en oeuvre au laboratoire BIOMARE de la Faculté des Sciences de l’Université Chouaib Doukkali d’El Jadida (Maroc). Lorsque le procédé fonctionne dans des conditions optimales (pH 7, température = 30 °C, rapport massique DCO/N-NO3- = 5), des taux d’abattement des nitrates de l’ordre de 100 % sans accumulation de nitrites, couplés à l’enlèvement de 92 % de la DCO soluble ont été obtenus au bout de 72 h et 96 h respectivement, ce qui permet de respecter les normes en vigueur pour ces deux paramètres.
Mots-clés :
- effluent laitier,
- nitrates,
- demande chimique en oxygène,
- biodénitrification,
- flore hétérotrophe dénitrifiante,
- lit bactérien immergé
Parties annexes
References
- AKUNNA J.C., C. BISEAU and R. MOLETTA (1994). Nitrate reduction by anaerobic sludge using glucose at various nitrate concentrations: ammonification, denitrification and methanogenic activities. Environ. Technol., 15, 41-49.10.1080/09593339409385402 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ASSOBHEI O. (2009). RALBI : un procédé biotechnologique innovant pour le traitement des eaux usées par biodénitrification. Bulletin d’information de l’Académie, Académie Hassan II des Sciences et Techniques, Morocco, 6, 22-26.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ASSOCIATION FRANÇAISE DE NORMALISATION (AFNOR) (1986). Eaux, méthodes d’essai. Recueil de normes françaises, Paris, France, 350 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BERNET N., F. HABOUZIT and R. MOLETTA (1996). Use of an industrial effluent as a carbon source for denitrification of a high-strength wastewater. Appl. Microbiol. Biotechnol., 46, 92-97.10.1007/s002530050788 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BHARATI S.S. and N.P. SHINKAR (2013). Dairy industry wastewater sources, characteristics and its effects on environment. Int. J. Current Eng. Technol., 3, 1611-1615.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BLECON G. (1985). Dénitrification autotrophique par Thiobacillus denitrificans sur soufre : aspects microbiologiques et mise au point technologique. PhD thesis, Univ. Renne 1, France, 229 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BOLLAG J.M. (1973). Nitrate and nitrite volatilization by micro-organisms in laboratory experiments. US Environmental Protection Agency, EPA 660/2-73-002, Office of Research and Development, Washington, DC, USA, 72 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BREISHA G.Z. (2010). Bio-removal of nitrogen from wastewaters - A review. Nat. Sci., 8, 210-228. Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- BRITZ T.J., C. VAN SCHALKWYK and Y.T. HUNG (2006). Treatment of dairy processing wastewaters. In: Waste treatment in the food processing Industry. WANG L.K., Y.T. HUNG, H.H. LO and C. YAPIJAKIS (Eds.), Taylor & Francis Group (CRC Press), Boca Raton, USA, Chap. 1, pp. 1-28.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- CASTILLO DE CAMPINS S. (2005). Étude d’un procédé compact de traitement biologique aérobie d’effluents laitiers. PhD thesis, INSA de Toulouse, France, 198 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- CRAFT J.A., J.A. STANDFORD and M. PUSCH (2002). Microbial respiration within a floodplain aquifer of a large gravel-bed river. Freshw. Biol., 47, 251-261.10.1046/j.1365-2427.2002.00803.x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- CONSEIL CANADIEN DES MINISTRES DE L’ENVIRONNEMENT (CCME) (2012). Recommandations canadiennes pour la qualité des eaux : protection de la vie aquatique - nitrate. Information sheet, CCME, Canada, 10 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- COOKE J.G. (2014). Are rising nitrate levels in rural groundwater a public health concern? Water J., 3, 63-65.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- CRISTIAN O. (2010). Characteristics of the untreated wastewater produced by food industry. Analele Universităţii din Oradea, Fascicula: Protecţia Mediului, XV, 709-714.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DAHAB M.F. and Y.W. LEE (1988). Nitrate removal from water-supplies using biological denitrification. Water Pollut. Contr., 60, 1670-1674. Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DAWSON R.N. and K.L. MURPHY (1972). Factors affecting biological denitrification of wastewater. 6th International Water Pollution Research Conference, 18-23 June, Jerusalem, Israel, pp. 671-683.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DELLA ROCCA C., V. BELGIORNO and S. MERIC (2005). Innovative heterotrophic/autotrophic denitrification (HAD) of drinking water: Effect of ZVI on nitrate removal. Proceedings of the 9th international conference on environmental science and technology, A265-A270, Rhodes Island, Greece, pp. 1-3.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DERONZIER G., S. SCHETRITE, Y. RACAULT, J.P. CANLER, A. LIENARD, A. HEDUIT and PH. DUCHENE (2001). Traitement de l'azote dans les stations d'épuration biologique des petites collectivités. Ministère de l'Agriculture et de la Pêche, Document technique FNDAE No 25, Cemagref Éditions, France, 79 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DODD D.J.R. and D.E. BONE (1975). Nitrate reduction by denitrifiying bacteria in single and two stage continuous flow reactors. Wat. Res., 9, 323-328.10.1016/0043-1354(75)90054-8 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DONKIN M.J. (1997). Bullking in anaerobic biological systems treating dairy processing wastewaters. Int. J. Dairy Technol., 50, 67-72.10.1111/j.1471-0307.1997.tb01740.x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- GARCIA J.L. (1975). La dénitrification dans la rhizosphère du riz. Bull. Soc. Bot. France, 122, 131-138.10.1080/00378941.1975.10839359 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- GIUSTINIANOVICH E.A., E.R. ASPÉ, J.E. BEHAR, V.L. CAMPOS and M.D. ROEKEL (2015). Simultaneous removal of C and N from fish effluents in filter reactors: effect of recirculation ratio on the axial distribution of microbial communities. J. Environ. Manage., 161, 366-374.10.1016/j.jenvman.2015.07.013 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- GLASS C. and J. SILVERSTEIN (1999). Denitrification kinetics of high nitrate concentration water: pH effect on inhibition and nitrite accumulation. Wat. Res., 33, 223-229.10.1016/S0043-1354(98)00177-8 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- GULIS G., M. CZOMPOLYOVA and J.R. CERHANW (2001). An ecologic study of nitrate in municipal drinking water and cancer: Incidence in Trnava district, Slovakia. J. Environ. Res., 88, 182-187.10.1006/enrs.2002.4331 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- HAMDANI A. (2002). Caractérisation et essais de traitement des effluents d’une industrie laitière: aspects microbiologiques et physico-chimiques. PhD thesis, Univ. Chouaib Doukkali d’El Jadida, Morocco, 155 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- HAMDANI A., M. MOUNTADAR and O. ASSOBHEI (2005). Comparative study of the efficacy of three coagulants in treating dairy factory wastewater. Int. J. Dairy Technol., 58, 83-88.10.1111/j.1471-0307.2005.00198.x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- HEALY M.G., T.G. IBRAHIM, G.J. LANIGAN, A.J. SERRENHO and O. FENTON (2012). Nitrate removal rate, efficiency and pollution swapping potential of different organic carbon media in laboratory denitrification bioreactors. Ecol. Eng., 40, 198-209.10.1016/j.ecoleng.2011.12.010 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- INTERNATIONAL DAIRY FEDERATION (IDF) (1984). Balance tanks for dairy effluent treatment plants. Bull. Inter. Dairy Fed., 174/1984.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- KOSKINEN W. and D. KEENEY (1982). Effect of pH on the rate of gaseous products of denitrification in a silt loam soil. Soil Sci. Soc. Am. J., 46, 1165-1167.10.2136/sssaj1982.03615995004600060009x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- LIU F., G. HUANG, H. FALLOWFIELD, H. GUAN, L. ZHU and H. HU (2014). Study on heterotrophic-autotrophic denitrification permeable reactive barriers (HAD PRBs) for in situ groundwater remediation. Springer Briefs in Water Science and Technology series, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 105 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- MARTIN G. (1979). Le problème de l'azote dans les eaux. Tech. & Doc, Lavoisier, Paris, France. 279 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- MINISTÈRE DE L’ENVIRONNEMENT DU MAROC (2002). Valeurs limites marocaines de rejet direct et indirect du Maroc, Normes marocaines, Bulletin officiel du Maroc, N° 5062 du 30 Ramadan 1423, Rabat, Morocco.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- MOLETTA R. and M. TORRIJOS (1999). Traitement des effluents de la filière laitière. Techniques de l’ingénieur, F1501, 1-21.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- MYCIELSKI G. (1983). Denitrification of high concentrations of nitrites and nitrates in synthetic medium with different sources of organic carbon. Acta Microbiol. Polonica, 32, 381-392.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- NADAIS M.H.G.A.G., M.I.A.P.F. CAPELA, L.M.G.A. ARROJA and Y.T. HUNG (2010). Anaerobic treatment of milk processing wastewater. In: Environmental Bioengineering. Springer, pp. 555-627.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE (OMS) (2000). Nitrates et nitrites. In: Directives de qualité pour les eaux de boisson. Vol. 2, Critères d’hygiène et documentation à l’appui. Genève, Switzerland, pp. 324-336.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- PACCARD E. (1995). Dénitrification biologique d'effluents industriels à fortes concentrations en nitrates. PhD thesis, Univ. de Provence, Aix-Marseille 1, France, 193 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- PARK J.Y. and Y.J. YOO (2009). Biological nitrate removal in industrial wastewater treatment: which electron donor we can choose. Appl. Microbiol. Biotechnol., 82, 415-429.10.1007/s00253-008-1799-1 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- POLGE DE COMBRET C. (2009). Dénitrification biologique de lixiviat d'ISD utilisant du compost et des écorces de pin comme sources de carbone alternatives. Master’s thesis, École nationale du génie de l'eau et de l'environnement de Strasbourg, France, 86 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- POWERS S.E. (2005). Quantifying cradle-to-farm gate life-cycle impacts associated with fertilizer used for corn, soybean, and stover production. Technical report NREL/TP-510-37500, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO, USA, 122 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- RAJESH BANU J., S. ANANDAN, S. KALIAPPAN and Y. ICK-TAE (2008). Treatment of dairy wastewater using anaerobic and solar photocatalytic methods. Sol. Energy, 82, 812-819.10.1016/j.solener.2008.02.015 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- RAMIREZ-GODINEZ J., I. BELTRÁN-HERNÁNDEZ, A. ÁLVAREZ-HERNÁNDEZ, C. CORONEL-OLIVARES, E. CONTRERAS-LÓPEZ, M. QUEZADA-CRUZ and G. VÁZQUEZ-RODRÍGUEZ (2015). Evaluation of natural materials as exogenous carbon sources for biological treatment of low carbon-to-nitrogen wastewater. BioMed Res. Int., Article ID 754785, 1-8.10.1155/2015/754785 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ROTEREAU J.C. (1969). Considérations générales sur l’industrie laitière et le problème des eaux résiduaires. Revue IAA, 6, 1563-1577.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- SALEM Z., H. LEBIK, W.K. CHERAFA and K. ALLIA (2007). Valorisation of olive pits using biological denitrification. Desalination, 204, 72-78.10.1016/j.desal.2006.04.025 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- SHEN J., R. HE, W. HAN, X. SUN, J. LI and L. WANG (2009). Biological denitrification of high-nitrate wastewater in a modified anoxic/oxic-membrane bioreactor (A/O-MBR). J. Hazard. Mater., 172, 595-600. 10.1016/j.jhazmat.2009.07.045 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- TORRIJOS M., E. FUSTEC, M. BOUCHAUD and B. CAPDEVILLE (1993). Dénitrification in situ des eaux souterraines : études de procédés rustiques de décolmatage. TSM l’Eau, 6, 327-331.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- TROIS C., G. PISANO and L. OXARANGO (2010). Alternative solutions for the biodenitrification of landfill leachates using pine bark and compost. J. Hazard. Mater., 178, 1100-1105.10.1016/j.jhazmat.2010.01.054 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAMME (UNEP) (2008). Water quality for ecosystems and human health. 2nd Edition. UNEP, ERCE, UNESCO, Nairobi, Kenya, 132 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- WANG J. and L. CHU (2016). Biological nitrate removal from water and wastewater by solid-phase denitrification process. Biotechnol. Adv., 34, 1103-1112.10.1016/j.biotechadv.2016.07.001 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO) (1995). Concern for Europe’s tomorrow, health and the environment in the WHO European region. WHO European Centre for Environment and Health report. Stuttgart, Germany, 537 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- YAHI H. and A. HAMI (2008). Caractérisation et traitement biologique par boues activées d’effluents de laiterie. Algerian J. Technol., 2, 571-580.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ZAYED G. and G. WINTER (1998). Removal of organic pollutants and of nitrate from wastewater from the dairy industry by denitrification. Appl. Microbiol. Biotechnol., 49, 469-474.10.1007/s002530051200 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
