Etude de l'hydrodynamique des procédés de traitement des eaux usées à biomasse fixée - application aux lits bactériens et aux biofiltres - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1998

Hydrodynamic behaviour of the fixed film wastewater treatment processes : study of the trickling filters and biofilters

Etude de l'hydrodynamique des procédés de traitement des eaux usées à biomasse fixée - application aux lits bactériens et aux biofiltres

Résumé

The hydrodynamic behaviour of the fixed film wastewater treatment processes is a significant factor affecting performance. This behaviour can be studied with the help of the residence time distribution (RTD), using a tracer, here the lithium. The method was applied to 8 full scale trickling filters. To explain the obtained RTDs, a model simulating the slow mass exchanges of tracer between the liquid film and the bacterial slime is considered. This model successfully relates the significant tailing observed. This model yields a mobile and immobile volume after being fitted to the experimental RTD curve. The mobile volume is compared to the drainage volume, whereas the immobile volume may be a relevant parameter in order to assess the biomass volume, which is a key parameter for the trickling filter operation. In more, characteristic kinetic parameters of the biofilm process have been established in the case of the conventional filling media. The RTD method has also been applied to two upflow biofilters used for tertiary nitrification, namely the ‘Biofor' and ‘Biostyr' processes. The RTDs have been determined at several points of the horizontal surface in order to assess the flow homogeneity. Samples were taken at the top and bottom of the biofilter media, so as to separate the influence of the bottom volume in which the effluent is distributed, from the biofilter media alone. Inside the later, hydrodynamic parameters such as the active volume and the dispersion have been computed, assuming that the flow is similar to a dispersed plug flow. It was concluded that the differences in residence time observed at the biofilter surface from one location to the other can partly be explained by the uneven effluent distribution at the filter bottom. The method also allowed the discovery of temporary clogging of the filling media. The possible consequences on performance have been assessed with a biofilm kinetic model. Results suggests that detrimental consequences can be feared only in the case of a dramatic increase of the influent substrate concentration.
Le comportement hydrodynamique des procédés d'épuration à culture fixée est un facteur déterminant de leur efficacité. Ce comportement peut être étudié par la méthode de la distribution des temps de séjour (DTS) à l'aide d'un traceur, ici le lithium. La méthode est appliquée à 8 lits bactériens en grandeur réelle. Pour interpréter les DTS obtenues, un modèle simulant les échanges de traceur entre le film liquide et le film bactérien est introduit, ce qui permet d'expliquer la traînée importante observée sur les queues de courbe des DTS. Ce modèle fournit par ajustement aux courbes expérimentales un volume mobile et un volume immobile. Le premier est comparé au volume drainé par le lit, et le second pourrait être un indicateur du volume de biomasse dans le lit, paramètre-clé pour l'exploitation. Par ailleurs, il a été possible de déterminer les paramètres cinétiques caractéristiques du biofilm, dans le cas de lits bactériens à garnissage traditionnels. L'hydrodynamique de deux biofiltres de nitrification tertiaire à flux ascendant de plus de 100 m2 de surface horizontale a été explorée. Il s'agit du procédé « Biofor » à Achères et du procédé « Biostyr » à Saint Fons. Les DTS ont été déterminées à plusieurs points de la section horizontale au sein du réacteur, afin d'estimer l'homogénéité de l'écoulement. Des prélèvements ont été réalisés à la base et au sommet du lit filtrant, afin d'isoler l'influence de la zone inférieure du biofiltre, dans laquelle l'effluent est distribué, du lit filtrant seul. Dans ce dernier, les caractéristiques hydrodynamiques comme le volume actif et la dispersion ont été calculées en considérant que l'écoulement est assimilable à un piston avec dispersion axiale. Il a été conclu que les différences importantes de temps de séjour observées en différents points de la surface du biofiltre peuvent en partie être expliquées par la distribution inégale de l'effluent à la base du biofiltre. La méthode a aussi permis de détecter un colmatage temporaire du lit filtrant. Les conséquences possibles sur les performances du procédé ont été estimées à l'aide d'un modèle cinétique du processus de nitrification par le biofilm. Les résultats suggèrent que les conséquences sont limitées à l'occurrence d'une brusque et importante variation de la concentration d'entrée.
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  • HAL Id : tel-00080989 , version 1

Citer

Frédéric Séguret. Etude de l'hydrodynamique des procédés de traitement des eaux usées à biomasse fixée - application aux lits bactériens et aux biofiltres. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00080989⟩

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