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Use of alternative matrix materials and configurations for optimizing nitrogen removal in constructed wetlands

Yoann Millot (UGent)
(2017)
Author
Promoter
(UGent) , Rémy Gourdon and Pascal Molle
Organization
Abstract
L’assainissement d’effluents résiduaires urbains par filtres plantés de roseaux rencontre, depuis plus de trois décennies, un engouement croissant en raison de ses remarquables performances de traitement ainsi que de considérations technico-économiques et écologiques. Néanmoins, des objectifs de traitement de plus en plus contraignants, ainsi qu’un marché de plus en plus concurrentiel, amènent la nécessité d’une meilleure connaissance des processus afin d’en optimiser la conception en fonction du contexte. Une attention toute particulière a été portée au traitement de l’azote, au cours de cette étude, en raison de l’aspect particulièrement contraignant de son élimination. Ces travaux se sont articulés autour de trois axes principaux permettant l’évaluation des principaux mécanismes d’élimination de l’azote (nitrification, dénitrification et adsorption, respectivement). Un premier volet, conduit sur unités pilotes alimentées en effluents domestiques réels, s’est attaché à identifier l’impact respectif de divers critères de dimensionnement et opérationnels (profondeur de filtration, surface de filtration, charges hydrauliques et organiques) afin de proposer des consignes de conception adaptées aux objectifs de traitement sur l’azote ammoniacal ainsi que la matière organique et la pollution particulaire. Une seconde partie de l’étude, mené à échelle pilote à partir d’effluents semi-synthétiques, s’est quant à elle focalisée sur le processus de dénitrification afin de mettre en exergue les critères majeurs (composition des effluents, paramètres de conception et fonctionnement) pour l’atteinte de performances poussées sur le traitement des nitrates. Enfin, un dernier axe de recherche, effectué en laboratoire en colonne, a visé à évaluer l’effet de l’adsorption d’ammonium sur matériaux filtrants réactifs (zéolithe) en vue d’optimiser par la suite le temps de rétention de cette espèce au regard des cinétiques de dégradation biologique. Une synthèse des connaissances acquises au cours de cette étude a donné lieu à des conseils de conception ainsi qu’à des recommandations pour d’éventuelles études complémentaires.
Keywords
nitrification, denitrification, adsorption, constructed wetlands, municipal wastewater

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Chicago
Millot, Yoann. 2017. “Use of Alternative Matrix Materials and Configurations for Optimizing Nitrogen Removal in Constructed Wetlands”. Lyon, France ; Ghent Belgium: INSA de Lyon ; Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering.
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Millot, Y. (2017). Use of alternative matrix materials and configurations for optimizing nitrogen removal in constructed wetlands. INSA de Lyon ; Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering, Lyon, France ; Ghent Belgium.
Vancouver
1.
Millot Y. Use of alternative matrix materials and configurations for optimizing nitrogen removal in constructed wetlands. [Lyon, France ; Ghent Belgium]: INSA de Lyon ; Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering; 2017.
MLA
Millot, Yoann. “Use of Alternative Matrix Materials and Configurations for Optimizing Nitrogen Removal in Constructed Wetlands.” 2017 : n. pag. Print.
@phdthesis{8516098,
  abstract     = {L{\textquoteright}assainissement d{\textquoteright}effluents r{\'e}siduaires urbains par filtres plant{\'e}s de roseaux rencontre, depuis plus de trois d{\'e}cennies, un engouement croissant en raison de ses remarquables performances de traitement ainsi que de consid{\'e}rations technico-{\'e}conomiques et {\'e}cologiques. N{\'e}anmoins, des objectifs de traitement de plus en plus contraignants, ainsi qu{\textquoteright}un march{\'e} de plus en plus concurrentiel, am{\`e}nent la n{\'e}cessit{\'e} d{\textquoteright}une meilleure connaissance des processus afin d{\textquoteright}en optimiser la conception en fonction du contexte. Une attention toute particuli{\`e}re a {\'e}t{\'e} port{\'e}e au traitement de l{\textquoteright}azote, au cours de cette {\'e}tude, en raison de l{\textquoteright}aspect particuli{\`e}rement contraignant de son {\'e}limination. Ces travaux se sont articul{\'e}s autour de trois axes principaux permettant l{\textquoteright}{\'e}valuation des principaux m{\'e}canismes d{\textquoteright}{\'e}limination de l{\textquoteright}azote (nitrification, d{\'e}nitrification et adsorption, respectivement). Un premier volet, conduit sur unit{\'e}s pilotes aliment{\'e}es en effluents domestiques r{\'e}els, s{\textquoteright}est attach{\'e} {\`a} identifier l{\textquoteright}impact respectif de divers crit{\`e}res de dimensionnement et op{\'e}rationnels (profondeur de filtration, surface de filtration, charges hydrauliques et organiques) afin de proposer des consignes de conception adapt{\'e}es aux objectifs de traitement sur l{\textquoteright}azote ammoniacal ainsi que la mati{\`e}re organique et la pollution particulaire. Une seconde partie de l{\textquoteright}{\'e}tude, men{\'e} {\`a} {\'e}chelle pilote {\`a} partir d{\textquoteright}effluents semi-synth{\'e}tiques, s{\textquoteright}est quant {\`a} elle focalis{\'e}e sur le processus de d{\'e}nitrification afin de mettre en exergue les crit{\`e}res majeurs (composition des effluents, param{\`e}tres de conception et fonctionnement) pour l{\textquoteright}atteinte de performances pouss{\'e}es sur le traitement des nitrates. Enfin, un dernier axe de recherche, effectu{\'e} en laboratoire en colonne, a vis{\'e} {\`a} {\'e}valuer l{\textquoteright}effet de l{\textquoteright}adsorption d{\textquoteright}ammonium sur mat{\'e}riaux filtrants r{\'e}actifs (z{\'e}olithe) en vue d{\textquoteright}optimiser par la suite le temps de r{\'e}tention de cette esp{\`e}ce au regard des cin{\'e}tiques de d{\'e}gradation biologique. Une synth{\`e}se des connaissances acquises au cours de cette {\'e}tude a donn{\'e} lieu {\`a} des conseils de conception ainsi qu{\textquoteright}{\`a} des recommandations pour d{\textquoteright}{\'e}ventuelles {\'e}tudes compl{\'e}mentaires.},
  author       = {Millot, Yoann},
  language     = {eng},
  pages        = {XXVI, 217},
  publisher    = {INSA de Lyon ; Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering},
  school       = {Ghent University},
  title        = {Use of alternative matrix materials and configurations for optimizing nitrogen removal in constructed wetlands},
  year         = {2017},
}