Les procédés par biofiltration : polyvalence et modélisation

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Depuis plus de 25 ans le candidat travaille dans le domaine de la biofiltration tant d'un point de vue développement de nouveaux procédés qu'au point de vue modélisation. Le programme de recherche proposé se veut une continuité du travail effectué jusqu'à maintenant et s'attardera donc au développement de procédé de traitement par biofiltration extensive mais principalement à l'élaboration de modèles de la biofiltration intensive. La biofiltration extensive sur milieu organique est utilisée depuis plusieurs années pour traiter différents effluents tant liquides que gazeux. Dans le cadre du programme suggéré deux procédés plus spécifiques seront étudiés : un procédé pour l'enlèvement du phosphore utilisant un média de copeaux de bois activés ainsi qu'un biofiltre traitant simultanément des lixiviats fortement chargés en azote et du méthane (faible concentration). De par sa compacité, la biofiltration intensive est un procédé utilisé dans le domaine de l'épuration pour augmenter la capacité de stations existantes. Elle intègre des processus de filtration physique et dégradation biologique et son fonctionnement est discontinu dû au colmatage du media. Ceci implique la présence de plusieurs biofiltres fonctionnant en parallèle pour assurer un traitement continu de l'affluent. Une fois colmaté, un rétro lavage est nécessaire pour rétablir l'efficacité du biofiltre. De plus, en temps de pluie, l'augmentation des charges appliquées sur les biofiltres favorise un encrassement plus rapide et une augmentation du nombre de biofiltres à laver. Or un trop grand nombre de biofiltres en lavage suppose une diminution des capacités de la station et une dégradation de l'effluent. Afin d'optimiser l'opération d'un biofiltre, l'utilisation d'un modèle s'avère nécessaire. Peu de modèles du procédé de biofiltration ont été développés et très peu d'études sur le comportement des pertes de charge, ont été répertoriées dans la littérature. La prédiction des pertes de charge est importante pour l'opération car elle permet d'entrevoir les longueurs de cycles entre deux lavages. Toutefois, le comportement des pertes de charge est complexe car il doit non seulement tenir compte des phénomènes de colmatage dus à la filtration en profondeur et en surface, mais également à la croissance du biofilm, et plus spécifiquement la génération d'exo polymères (EPS). A l'heure actuelle, les outils numériques sont plus ou moins adaptés tant pour simuler l'évolution à court terme que celle à long-terme des pertes de charge. Les modèles sont principalement basés sur la concentration en matières en suspension (MeS) couplée à la croissance du biofilm, pour en arriver à simuler la perte de charge. Or si la variable (MeS) semble trop générale, la seule croissance du biofilm s'avère inadéquate. Le candidat propose d'améliorer les modèles actuels en couplant l'utilisation des distributions de la taille des particules avec la génération d'EPS et les équations usuelles.