Phytoépuration de boues biologiques provenant de l'industrie agroalimentaire : traitement par un système de marais artificiels à flux vertical en région méditerranéenne française

Phytopurification of digested sewage sludge from food industry : treatment by a vertical-flow constructed wetland system in the mediterranean region

• Auteur / Autrice : Runying Wang
• Direction : Gilles Bonin, Nathalie Korboulewsky
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Biosciences de l'environnement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zones humides artificielles

Roseau commun

Phytorestauration

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Résumé

Une expérimentation a été menée en mésocosmes pour simuler un marais artificiel à flux vertical pour traiter une boue biologique provenant d’une usine agroalimentaire. Un substrat organique (tourbe et écorces de pin) a été utilisé et trois espèces hélophytes (Phragmites australis Cav. , Typha latifolia L. Et Iris pseudacorus L. ) ont été testées. L’étude confirme la faisabilité de l’utilisation du substrat organique, sans colmatage à déplorer. Mais des matières organiques solubles sont libérées et présentent un risque d’enrichissement pour les eaux en sortie. Le système montrent des performances satisfaisantes : réduction hydrique entre 25% et 65%, élimination supérieure à 90% pour MES et DCO, et supérieure à 80% pour NTK. Phragmites est l’espèce la plus efficace en termes de traitement, suivie par Typha puis Iris, tous devant le système sol nu. Ceci met en avant le rôle positif du végétal et la variabilité entre les espèces. Le principal processus épuratoire est la filtration. Les plantes ont des effets positifs sur le traitement. De façon indirecte, le système racinaire intensifie la filtration et stimule les activités microbiennes ; les racines exsudent des substances organiques, telles que peroxydases, qui peuvent participer à la dégradation des contaminants. De façon directe, les plantes absorbent des éléments puis les stockent dans la biomasse; ce rôle direct des plantes est mineur mais non négligeable. Phragmites est l’espèce la plus efficace en raison de ses caractères les plus appropriés au traitement, comme par exemple une évapotranspiration forte, une forte capacité d’absorption, un système racinaire dense, extensif et profond et une forte activité enzymatique.

We performed an experiment using a vertical-flow wetland system to treat a liquid sewage sludge from a food industry (producing soft drinks from fruit concentrates). An organic substrate (peat/crushed pine bark, 1/1) was used as growing medium and three helophyte species (Phragmites australis Cav. , Typha latifolia L. , and Iris pseudacorus L. ) were tested. Results confirmed that the organic substrate can be used in treatment system, without clogging observed. However, the substrate released soluble organic matter, which enriched outflow water. The treatment system showed high performance: water reduction varied from 25% to 65%; removal efficiency was more than 90% for MES and COD, and more than 80% for TKN. Overall, the system planted with Phragmites had the highest performance, followed by Typha and then by Iris, all beyond unplanted system. This highlights positive role of plants in the treatment and differences between species. The main purifying process was filtration of particles by substrate. Plants had positive impacts on treatment. Indirectly, plant root system strengthened filtration effect of substrate and enhanced microbial activity; roots released organic substances, such as peroxidises, which can participate in the degradation of organic contaminants. Directly, plants took up elements and stored them in their biomass; this direct role of plants was minor while not negligible. Phragmites was the species the most efficient because of its characteristics suitable for treatment, such as high evapotranspiration, high uptake capacity of nutrients, dense, extensive and deep root system and more active enzymes.