Réacteur à batch séquentiel à boues granuleuses aérobies pour le traitement des eaux usées domestiques de forte charge : évaluation des modèles cinétiques et de la dynamique des communautés microbiennes

L'étude vise à traiter les eaux usées domestiques de forte charge (HSDW) et à cultiver des boues granuleuses microbiennes dans un réacteur à batch séquentiel (SBR). Un bioréacteur à l'échelle de laboratoire a été utilisé pour le démarrage. La méthodologie de surface de réponse (RSM) a été utilisée pour déterminer les paramètres idéaux pour éliminer les matériaux organiques des HSDW. Le taux de charge organique (OLR) et le temps de cycle étaient les variables indépendantes prises en compte, tandis que la variable de réponse était l'élimination du COD. Les résultats de la RSM ont révélé que les conditions optimales pour atteindre > 98 % d'élimination du COD et du TP (>80) étaient une durée de cycle de 6 h et un OLR de 1,5 kgCOD/m3j. Les modèles cinétiques de Kincannon modifié et de Grau d'ordre supérieur ont été comparés au taux d'élimination du COD pour le système SBR. La constante de taux de saturation (Ni) et le taux maximal d'élimination du substrat (Vc) proposées étaient respectivement de 6,8 g L−1 j−1 et 0,83 g L−1 j−1, sur la base du modèle de Stover-Kincannon modifié. Les valeurs élevées du coefficient de corrélation des modèles de Stover-Kincannon modifié (R2 = 0,93673) et de Grau d'ordre supérieur (R2 = 0,99219) montrent que les résultats expérimentaux et la prévision pour le système SBR à boues granuleuses aérobies s'accordent bien. Il a été découvert que le modèle de Stover-Kincannon modifié était moins adapté que le modèle de Grau d'ordre supérieur. La communauté microbienne du système a changé en raison du processus de granulation, car la conception du réacteur a eu un impact important sur la structure de la communauté. La diminution des bactéries filamenteuses a favorisé plusieurs taxa qui ont été trouvés dans la biomasse granulaire appropriée pour traiter les eaux usées. Cette étude met en lumière les interactions complexes qui se produisent entre les populations microbiennes et les variables opérationnelles tout au long du processus de granulation dans le SBR.