Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le perméat de lactosérum est un des constituants majeurs des eaux résiduaires produites lors de la transformation du lait et il représente une demande biologique en oxygène (DBO) comprise entre 40 000 et 60 000 ppm. De ce fait, le perméat pose une sévère menace envers l'environnement s'il y est rejeté sans traitement. Les traitements biologiques des déchets organiques deviennent de plus en plus populaires de nos jours puisqu'ils sont plus efficaces et économiques et qu'ils causent très peu de pollution. La conception de tout bioréacteur, en vue d'une opération optimale, requiert une bonne connaissance de la cinétique des biotransformations effectuées. C'était le but de cette étude.

L'étude expérimentale a été menée afin d'évaluer les paramètres cinétiques intrinsèques de la digestion anaérobie du perméat de lactosérum par une population bactérienne mixte. Les essais ont été réalisés dans un réacteur agité de 2 L où le perméat était la seule source de carbone organique. La population mixte provenait d'un digesteur anaérobie de boues produites par une installation aérobie de traitement d'eaux usées municipales et fut, par la suite, acclimatée avant l'inoculation. La demande chimique en oxygène (DCO) du perméat et sa concentration en équivalent-glucose ont été mesurées et étaient respectivement égales à 68 000 et 62 000 mg/L.

Les essais ont été réalisés à diverses concentrations initiales du substrat, c'est-à-dire pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L et dans tous les cas, la température a été maintenue constante à 37°C. Le pH du contenu du réacteur a été mesuré à intervalles d'une heure et ajusté à la valeur de 7.0, si nécessaire. La concentration de la biomasse a été déterminée par la mesure des poids secs et la concentration du glucose, par la méthode phénol-acide sulfurique.

Les résultats expérimentaux obtenus, concernant la croissance de la biomasse et la biodégradation du substrat, n'ont pu être représentés par les modèles conventionnels cités dans la littérature. Pour chacun des essais, la croissance de la biomasse en fonction du temps a été représentée par une droite. Pour la cinétique de biodégradation du substrat, l'équation proposée a été basée sur le comportement d'une réaction autocatalytique. Les valeurs obtenues pour la constante cinétique k étaient, pour So = 6.38, 21.02 et 48.77 g/L, très voisines l'une de l'autre et la valeur moyenne était égale à 0.052 (g biomasse-h/L)-1. Par contre, pour So = 10.85 g/L, sa valeur était beaucoup plus élevée et égale à 0.096 (g biomasse-h/L)-1. Cette anomalie est peut-être due à une vitesse de croissance bactérienne et une production d'enzymes plus élevées d'une ou plusieurs espèces de la population mixte bactérienne pour les autres essais à des concentrations initiales de substrat différentes.

La valeur du coefficient de rendement initial, Yo, était plus élevée que celle du rendement glogal, ïx/a, pour trois des concentrations initiales du substrat. L'exception était pour la concentration initiale égale à 10.85 g/L. Les valeurs numériques de Yo, pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L, étaient respectivement égales à 0.056, 0.034, 0.065 et 0.050. Celles pour Yx/a étaient respectivement égales, dans le même ordre, à 0.030, 0.054, 0.045 et 0.038.