Potentialités d’un procédé combinant ozone et biodégradation : application au traitement de la DCO dure et colorée d’un effluent d’origine agro-alimentaire

Potentiality of a process combining ozone and biodegradation : application to the treatment of the colored biorefractory cod from an agro-food wastewater

• Auteur / Autrice : Audrey Battimelli
• Direction : Jean-Philippe Delgenes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (Narbonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets industriels -- Épuration

Ozonation

Catalyseurs

Biodégradation

Mots clés libres

Biodégradabilité

Catalyseur

Couleur

DCO dure

Ozonation

Prétraitement

Résumé

Cette thèse a pour objectif le développement d'un procédé combinant ozonation et biodégradation, appliqué à un effluent bioréfractaire issu de l'industrie de fermentation des mélasses contenant des mélanoïdines. Cette étude a également porté sur l'évaluation de catalyseurs solides, contenant des métaux nobles déposés sur charbon actif ou alumine, sous forme de poudres, de grains ou de billes, permettant d'améliorer les performances du prétraitement physico-chimique. La DCO dure de l'effluent s'élève à 2 g. L-1, de couleur brune caractéristique. Des essais d'ozonation, sans catalyseur, ont permis d'identifier une dose d'ozone optimale. Par ozonation, la couleur peut être complètement éliminée tandis qu'une fraction résiduelle de DCO est lentement oxydée pour des doses d'ozone élevées. Des essais en semi-continu combinant ozonation à la dose optimale et biodégradation aérobie, anaérobie et anoxie ont indiqué que la fraction biodégradable après ozonation s'élève à 35%. Les essais d'ozonation catalytique conduits en batch ainsi qu'en semi-continu ont permis d'évaluer les performances des catalyseurs, en fonction de la nature du support et du métal déposé, aux différentes concentrations. Ces performances sont directement liées aux phénomènes d'adsorption de la DCO sur les catalyseurs solides. L'efficacité est dépendante de la nature du catalyseur et des conditions de mise en œuvre, telles que le pH et l'alcalinité. Les résultats concernant les performances des catalyseurs pour convertir la DCO dure en DCO biodégradable confirment la nécessité de définir une dose optimale de catalyseur et d'ozone en relation avec la biodégradabilité correspondante.

This thesis aims to develop a process combining ozonation and biodegradation, applied to an biorefractory wastewater containing melanoidins from molasses fermentation industry. This study also focused on the evaluation of solid catalysts containing noble metals deposited on activated carbon or alumina, in the form of powders, pellets or balls, in order to improve performance of the phsyico-chemical pretreatment. The biorefractory COD contained in the effluent is 2 g. L-1, with a characteristic brown color. Ozonation tests without catalyst, have identified an optimal ozone dose. For ozonation, the color can be completely removed while a residual COD is slowly oxidized for high ozone doses. Combination of semi-continuous ozonation, at the optimal dose, with aerobic, anaerobic and anoxic biodegradations indicated 35% biodegradable COD after ozonation. The catalytic ozonation study conducted in batch and in semi-continuous conditions have evaluated the performance of catalysts, depending on the nature of both the support and the metal deposited, at different concentrations. These performances are directly related to the COD adsorption on solid catalysts. Efficacy depends on both the catalyst properties and the experimental conditions, such as pH and alkalinity. The catalysts potential for the conversion of biorefractory COD into biodegradable one confirm the need for the definition of an optimal dose of catalyst and ozone related to the corresponding biodegradability.