Étude sur le traitement des eaux usées domestiques par la méthode du biofilm couplé à une charge de fer-carbone
Résumé : Différents types de charges microélectrolytiques fer-carbone ont été préparés par frittage à haute température (700 à 1 000 °C). Des essais statiques ont montré que les charges microélectrolytiques fer-carbone mélangées à de la poudre d’aluminium présentaient une efficacité de traitement significative. Les concentrations en NH₄⁺-N, DCO et NT ont atteint respectivement 6,18 %, 44,18 % et 6,86 %, soit une efficacité supérieure à celle des autres charges. Le taux d’élimination du phosphore total (PT) de la charge fer-carbone dopée à la poudre d’aluminium est de 33,45 %, inférieur à celui de la charge microélectrolytique fer-carbone dopée au carbonate de magnésium (35,53 %). Cependant, compte tenu de l’efficacité globale du traitement, la charge la plus performante pour le traitement des eaux usées domestiques est la charge microélectrolytique fer-carbone mélangée à de la poudre d’aluminium. Un matériau de remplissage microélectrolytique fer-carbone, mélangé à de la poudre d'aluminium, a été ajouté au bioréacteur à biofilm performant. Les résultats ont montré que le taux d'élimination moyen des effluents du biofilm alimenté par ce matériau atteignait respectivement 85 %, 89 %, 79 % et 81 % pour l'azote ammoniacal (NH₄⁺-N), la demande chimique en oxygène (DCO), l'azote total (NT) et le phosphore total (PT). Compte tenu de la situation actuelle et des caractéristiques des eaux usées domestiques rurales en Chine, et en s'appuyant sur la haute efficacité et la simplicité de mise en œuvre du traitement de ces eaux usées, un dispositif de traitement par biofilm couplé à un système microélectrolytique fer-carbone a été conçu et réalisé. Son efficacité opérationnelle a ensuite été étudiée. Les résultats montrent que la technologie de microélectrolyse fer-carbone exploite la différence de potentiel du matériau de remplissage fer-carbone présent dans les eaux usées pour dégrader la matière organique. Parallèlement, cette technologie contribue également à améliorer les propriétés biochimiques des eaux usées domestiques, à éliminer le phosphore et à favoriser l'élimination biologique de l'azote. Dans cette étude, une charge microélectrolytique fer-carbone a été préparée par frittage à haute température, et les eaux usées domestiques ont été traitées par biofilm. Les résultats montrent que les charges microélectrolytiques fer-carbone mélangées à de la poudre d'aluminium sont comparables à d'autres charges microélectrolytiques. L'expérience de suspension du biofilm par microélectrocouplage fer-carbone a été réalisée sur un dispositif de biofilm. Lorsque ce dispositif fonctionne de manière stable, le biofilm est éliminé. Le mécanisme d'élimination de la DCO et du phosphore total des eaux usées domestiques par la charge fer-carbone suit un modèle cinétique de quasi-second ordre. Le dispositif expérimental de cette étude présente les avantages suivants : biofilm à haute efficacité, faible quantité de boues résiduelles et simplicité d'utilisation. L'ajout de la charge fer-carbone renforce son efficacité de traitement des eaux usées domestiques, améliorant ainsi l'efficacité et la stabilité de l'effluent.
