Biodegradation behavior of ozonated natural organic matter in sand filters

Aujourd'hui, il est demontre que les traitements biologiques utilises pour le traitement de l'eau potable sont des methodes efficaces pour la reduction de la matiere organique de l'eau, des sous-produits de la desinfection, ainsi que pour le controle de la croissance bacterienne dans les reseaux. Quelques etudes recentes ont tente de modeliser ce qui se passait sur les filtres biologiques utilises pour le traitement de l'eau potable. Les modeles de biofilms developpes pour les eaux usees sont souvent utilises pour l'eau potable. Contrairement au biofilm des eaux usees, epais et dense, celui de l'eau potable est disperse en fraction dans le milieu du filtre ainsi que sur sa pami. Le biofilm est donc tres disperse et les parametres importants de modelisation du biofilm en eau usee (densite, epaisseur) ne sont pas appropries pour l'estimation du biofilm dans les filtres d'eau potable. La matiere organique est constituee d'un ensemble complexe de composes organiques. Quelques-uns ne sont pas facilement biodegradables, d'autres le sont facilement et une autre fraction est recalcitrante. Dans ces conditions, un modele utilisant un seul substrat pour representer la cinetique de biodegradation n'est pas approprie. WANG et SUMMERS (1994) ont recemment developpe un modele mathematique utilisant plusieurs substrats pour decrire la reduction de la matiere organique de l'eau dans les filtres biologiques. Le modele suppose que la filtration biologique est composee de deux etapes : un transfert massique exteme suivi de l'utilisation du substrat a la surface du filtre. Dans ce modele, la matiere organique est divisee en trois portions: des composes facilement ou lentement biodegradables et recalcitrants. Des vitesses differentes de reaction sont utilisees pour chaque fraction. Les resultats demontrent que la diminution de la concentration de la matiere organique est souvent limitee parle taux d'utilisation des substrats, et non pas par la vitesse du transfert exteme de la matiere. Les objectifs de cette recherche sont d'identifier les elements de la matiere organique ainsi que les composes lentement ou rapidement biodegradables et de suivre l'evolution de ces composes dans les filtres biologiques. Une fois traitee par ozonisation, la matiere organique est utilisee comme substrat dans cette recherche. La matiere organique a ete isolee par concentration sur resine echangeuse d'ions d'une eau souterraine prelevee en Allemagne. Le taux de traitements en ozone a ete de 0,35 mg O3 par mg de carbone organique dissous (COD). Un sable bioacclimate a ete utilise comme milieu filtrant et comme source de biomasse. Avant chaque experience, il a ete melange pour avoir une repartition homogene de la biomasse dans le filtre, La quantite de substrats etait mesuree par les analyses du COD, du carbone organique dissous biodegradable (CODB), du carbone organique assimilable (COA), des aldehydes et d'acides cetoniques. Les resultats, exprimes en terme du temps de contact theorique, demontrent que la vitesse de filtration dans le filtre (dans des proportions de 1,5 a 15 m/h) n'a pas d'influence sur la reduction des substrats. Le facteur limitant pour l'elimination du carbone organique par filtration est donc l'utilisation du substrat et non par le transfert externe de matiere. Dans cette recherche, la fraction de la matiere organique est appelee « rapidement biodegradable » si elle est eliminee dans les trois premieres minutes du temps de contact. Elle constitue 15 ib du COD. La fraction du CODB de l'eau traitee par ozonisation represente environ 40 a 45 % du COD. Presqu'un tiers du CODB est rapidement biodegrade. Les resultats demontrent que 90 % du COA est utilise par le Spirillum sp . NOX (COA-NOX), et que presque tout le COA est rapidement biodegrade et s'elimine par biofiltration en une minute de temps de contact. Le glyoxal et le methyl glyoxal sont totalement elimines apres deux minutes de temps de contact. Par contre, seulement 60 % du formaldehyde est elimine dans les deux premieres minutes de temps de contact et l'augmentation du temps de contact n'engendre pas une elimination supplementaire. En outre, on n'observe pas de reduction significative de l'acetaldehyde. Les resultats demontrent que les acides cetoniques sont rapidement et fortement degrades. Plus de 90 % d'acide glyoxalique et d'acide pyruvique sont elimines dans la premiere minute de temps de contact.