Traitement du lixiviat « jeune » et concentré de lieux d'enfouissement technique par des filtres plantés aérés

Le lixiviat « jeune », produit par la percolation de l'eau à travers les cellules en exploitation de lieux d'enfouissement technique, est concentré en matière organique, en azote ammoniacal et en métaux. Il est souvent traité par les systèmes intensifs et conventionnels, comme les réacteurs biologiques séquentiels. Certaines études ont porté sur le traitement du lixiviat « vieilli » et moins fortement chargé, produit par les cellules recouvertes de lieux d'enfouissement technique, à l'aide de marais filtrants. Peu d'études ont porté sur le traitement du lixiviat par de filtres plantés aérés à écoulement vertical, une technologie hybride similaire aux marais filtrants alimentés avec les fortes charges ou lits bactériens et filtres biologiques aérés alimentés avec les faibles charges et avec l'installation des plantes. Peu d'études ont porté spécifiquement sur le traitement du lixiviat jeune par cette technologie non plus. Les objectifs de cette étude étaient de 1) déterminer si les filtres plantés aérés à écoulement vertical pouvaient traiter la DBO5, les MES, le NH4 et le zinc du lixiviat jeune au point de respecter les critères de rejet au Québec, 2) caractériser l'effet de plantes sur le traitement du lixiviat et l'effet du lixiviat sur la santé de ces plantes, 3) quantifier la dénitrification réalisée dans des filtres pré-anoxies et 4) déterminer les critères de conception d'un filtre planté à pleine échelle. Cinq filtres avec un volume de 430 L chaque, ont été remplis avec du gravier granitique ayant un diamètre de 10 à 20 mm et ont été opérés en parallèle dans une serre pendant 42 semaines, en automne 2020 et du printemps à la fin de l'automne 2021. Ce mémoire ne porte que sur les 28 premières semaines d'opération.

Abstract

“Young” landfill leachate, produced by the percolation of water through sites in operation at a landfill, is concentrated in organic matter, ammonia and metals, and is typically treated using intensive and conventional systems, like sequencing batch reactors. Studies have looked at treating “old” and less concentrated leachate, produced by capped sites at a landfill, by treatment wetlands. Few studies have investigated the treatment of landfill leachate using vertical, aerated planted filters, a hybrid technology similar to treatment wetlands fed at a higher than typical loading rate or trickling filters and biological, aerated filters fed at a lower than typical loading rate and with plants installed at the surface. Few studies have investigated the use of this technology specifically for the treatment of young landfill leachate as well. The objectives of this study were to 1) determine if vertical, aerated planted filters could efficiently treat young leachate BOD5, TSS, NH4 and zinc specifically to the point of respecting discharge requirements in Quebec, 2) characterize the effects of the plants on leachate treatment and the effects of the leachate on plant health, 3) quantify the denitrification achieved in pre-anoxic filters and 4) determine full-scale design criteria for a vertical, aerated planted filter. Five 430 L pilot-scale filters with 10 – 20 mm granite media were operated in parallel in a greenhouse for a total of 42 weeks during fall 2020 and spring through fall 2021. This report presents and discusses the results of treatment during the first 28 weeks of operation. Each filter was fed an average of 16 L m-2 d-1 of young leachate pretreated to reduce iron concentrations by an upflow anaerobic sludge blanket reactor, feeding each filter an average of 4.1 g BOD5 m-3 d-1.