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Jul 02, 2023

Le rétrolavage affecte l’élimination des micropolluants et les changements dynamiques de la communauté microbienne dans les filtres à sable

26 avril 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

26 avril 2023

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faits vérifiés

relire

par Presse de l'enseignement supérieur

Les filtres à sable sont couramment utilisés dans le traitement de l'eau potable et peuvent éliminer efficacement les matières en suspension, les matières organiques et les micro-organismes de l'eau de source. Au cours du processus, les particules et les microbes peuvent se fixer aux sables filtrants et développer un biofilm épais dans les filtres à sable rapides et lents. Pour éviter le colmatage et restaurer l’efficacité de l’élimination des polluants, un lavage à contre-courant à l’air, à l’eau ou une combinaison des deux est généralement nécessaire pour les filtres à sable.

Cependant, le lavage à contre-courant peut induire une perte de biomasse, diminuant ainsi l'efficacité d'élimination des polluants des filtres à sable. Les filtres à sable lents, dont les temps de contact en lit vide (EBCT) sont généralement supérieurs à une heure, ont une efficacité d'élimination des micropolluants plus élevée que les filtres à sable rapides, mais leurs problèmes de colmatage sont plus graves.

Les filtres à sable lents peuvent éliminer une fraction du carbone organique dissous, de l'ammonium et du manganèse par transformation et dégradation microbienne. De plus, des preuves récentes suggèrent que certains micropolluants organiques peuvent être éliminés par les filtres à sable, ce qui est au moins en partie attribué au biofilm formé dans les sables filtrants.

En raison de l’adsorption limitée des micropolluants sur le sable, la biodégradation des micropolluants par les populations microbiennes indigènes constitue le mécanisme d’élimination le plus crucial des micropolluants dans les filtres lents à sable. Lors du lavage à contre-courant, l'eau et l'air utilisés peuvent augmenter le volume du média filtrant, et ainsi dépouiller et éliminer le biofilm des sables filtrants. Par conséquent, la formation de biofilm se produit périodiquement dans le filtre à sable lent, et la dynamique de la communauté microbienne est cruciale pour l’élimination des polluants dans le filtre à sable après le lavage à contre-courant. Cependant, peu d’études se sont concentrées sur la dynamique des communautés de biofilms microbiens après un lavage à contre-courant.

Pour résoudre ce problème, le Dr Yaohui Bai de l'Académie chinoise des sciences et les membres de son équipe ont travaillé ensemble pour révéler la dynamique temporelle de la concentration de micropolluants et de la communauté microbienne après le lavage à contre-courant et pour indiquer les intervalles optimaux pour le lavage à contre-courant des filtres à sable lents. pour l'élimination des micropolluants. Ils ont mené une expérience sur colonne en laboratoire pour suivre la dynamique et la résilience de la communauté du biofilm microbien et l’élimination correspondante des micropolluants après un lavage à contre-courant avec des filtres à sable lents.

Deux types de matériaux filtrants, des filtres à sable de manganèse et de quartz, ont été utilisés pour comparer pleinement l'influence du lavage à contre-courant sur la communauté microbienne dans les filtres à sable lents sous deux temps de contact en lit vide (EBCT) différents. L'étude de l'équipe de recherche, intitulée « Impacts du lavage à contre-courant sur l'élimination des micropolluants et les processus d'assemblage microbien associés dans les filtres à sable », est publiée en ligne dans Frontiers of Environmental Science & Engineering.

Dans cette étude, la dynamique temporelle de l'élimination des micropolluants et de la composition de la communauté microbienne après lavage à contre-courant a été suivie, et les efficacités d'élimination de la caféine, du sulfaméthoxazole, de la sulfadiazine, du triméthoprime et de l'atrazine se sont progressivement rétablies en deux jours dans les deux filtres à sable à un EBCT de deux heures, alors que des tendances à la baisse dans la dégradation de la sulfadiazine et du triméthoprime ont été observées après un EBCT de quatre heures. Après le lavage à contre-courant, l’efficacité d’élimination de l’aténolol dans le filtre à sable de manganèse a augmenté rapidement mais est restée à un niveau élevé (presque 100 %) dans le filtre à sable de quartz pour les deux EBCT.

En conséquence, la biomasse active s'est rétablie en deux jours dans toutes les conditions. La composition de la communauté microbienne s'est progressivement rétablie jusqu'au niveau d'avant le rétrolavage après un EBCT de deux heures, et les microbes récupérés représentaient respectivement 82,76 % ± 0,43 % et 46,82 % ± 4,34 % dans les filtres à sable de manganèse et de sable de quartz, après un EBCT de deux heures. En revanche, après quatre heures d'EBCT, la composition de la communauté dans les filtres à sable n'a pas retrouvé son niveau d'avant le lavage (R < 0,25), et les microbes appauvris constituaient le groupe principal dans les deux types de filtres à sable.