Heitz, Michèle, Jones, J. Peter, Buelna, Gerardo, Khabiri, Bahman, Heitz, Michèle, Jones, J. Peter, Buelna, Gerardo, and Khabiri, Bahman
Le méthane (CH4), important gaz à effet de serre (GES), a des effets néfastes sur l'environnement en raison de son potentiel de réchauffement global (PRG). Toute mesure conduisant à une réduction des émissions de CH4 mérite d’être encouragée afin de limiter les effets du changement climatique sur la planète. Le procédé de biofiltration est une approche prometteuse pour l'élimination des émissions de CH4 (concentrations inférieures à 5% v/v). Les micro organismes, contenus dans le biofiltre, ont besoin de nutriments supplémentaires, qui sont généralement ajoutés sous forme d’une solution nutritive (NS). L'excès de NS, quittant le biofiltre sous forme de lixiviat, doit être traité dans des stations de traitement des eaux usées (STEP). Le méthane émis par les stations d'épuration, les sites d’enfouissement, les raffineries et les complexes pétrochimiques peut être accompagné de composés aromatiques tels que des vapeurs de styrène (C8H8). Le styrène est un composé cancérigène qui doit être traité comme un gaz résiduel. La présence d’un mélange de CH4 et de C8H8 dans un biofiltre peut entraîner certaines limitations dans les performances du bioprocédé, en raison des effets inhibiteurs du C8H8 sur la biodégradation du CH4. L'objectif principal de cette étude est de réduire la production de lixiviat et d'examiner la capacité du procédé de biofiltration lors du traitement d'un mélange de CH4 et de C8H8. Premièrement, une revue de la littérature a été effectuée sur la production de CH4 dans les stations d'épuration et les réseaux de canalisation des eaux usées, en tant que source mondiale croissante d'émissions de GES, et sur les approches potentielles permettant la bioélimination du CH4. Deuxièmement, deux biofiltres de 18 L (B1 et B2) remplis d’un garnissage inorganique ont été exploités pendant 283 jours sous un temps de résidence en fût vide (EBRT) constant de 6 min et des charges à l'entrée (IL) de CH4 de 7 à 63 g m-3 h-1. Le biofiltre B1 a été alimenté avec une NS fraî, Methane (CH4), as an important greenhouse gas (GHG), has harmful effects on the environment due to its global warming potency (GWP). Any effort leading to a decline in the emission of CH4 could be a worthy step in order to prevent the planet’s climate change. Biofiltration process is a promising approach for CH4 elimination (concentrations below 5% v/v). Microorganisms in a CH4 biofilter need supplementary nutrients, which are usually added as a nutrient solution (NS). The excess NS leaves the biofilter as leachate, which has to be treated in wastewater treatment plants (WWTPs). Methane emitted from WWTPs, landfills, refineries and petrochemical complexes could be accompanied by aromatic compounds such as styrene (C8H8) vapors. Styrene is a carcinogenic compound and should be treated as a waste gas. Presence of CH4 and C8H8 as a mixture in a biofilter may result in some limits for the bioprocess’s performance, due to the inhibitory effects of C8H8 on CH4 biodegradation. The main objective of this study is to reduce the production of leachate and examine the capability of biofiltration process when treating a mixture of CH4 and C8H8. Firstly, a literature review was provided on the production of CH4 in WWTPs and sewer networks, as a growing worldwide source of GHG emission, and on the potential approaches for CH4 bioelimination. Secondly, two 18 L biofilters (B1 and B2) packed with inorganic materials were operated for 283 days under a constant empty bed residence time (EBRT) of 6 min at CH4 inlet loads (ILs) of 7 to 63 g m-3 h-1. Biofilter B1 was fed with a fresh NS every day and B2 was fed with a recycled NS from a 10 L tank in order to use less NS (both were supplied with 2 L d-1 NS, flow rate of 1 L min-1). Maximum CH4 removal efficiency (RE) of 66% (IL of 13 g m-3 h-1) for B1 and 67% (IL of 30 g m-3 h-1) for B2 was observed. Thirdly, four upflow biofilters also packed with inorganic materials were operated at a constant airflow rate of 3 L min-1 to exa