Points cl\u00e9s \u00e0 retenir<\/h2>\n\n- Pr\u00e9sentez le processus biologique d’\u00e9limination de l’azote dans les eaux us\u00e9es, depuis l’oxydation de l’ammoniac jusqu’au rejet d’azote gazeux, et identifiez les diff\u00e9rentes conditions requises \u00e0 chaque \u00e9tape.<\/li>\n
- \u00c9valuez l’influence de la temp\u00e9rature, du pH et de l’alcalinit\u00e9 sur l’activit\u00e9 microbienne avant de modifier les conditions de fonctionnement.<\/li>\n
- Utilisez les param\u00e8tres d’alcalinit\u00e9, d’oxyg\u00e8ne dissous et les observations microscopiques pour d\u00e9terminer si c’est la nitrification ou la d\u00e9nitrification qui limite les performances.<\/li>\n
- Comprenez pourquoi les d\u00e9nitrificateurs ont besoin d’une source de carbone adapt\u00e9e et comment cette exigence influe sur les choix relatifs au proc\u00e9d\u00e9.<\/li>\n
- \u00c9valuez dans quelle mesure MicroCat-XNL et les \u00e9tudes de traitabilit\u00e9 sp\u00e9cifiques au site peuvent contribuer \u00e0 une strat\u00e9gie BNR plus stable.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n\n
Table des mati\u00e8res<\/h2>\n\n- Syst\u00e8mes d’\u00e9puration des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote : la pierre angulaire du traitement moderne<\/a><\/li>\n
- Le processus microbien en deux \u00e9tapes : la nitrification et la d\u00e9nitrification<\/a><\/li>\n
- Param\u00e8tres essentiels pour une \u00e9limination stable de l’azote<\/a><\/li>\n
- D\u00e9pannage des d\u00e9faillances du BNR : plan d’action \u00e0 l’intention des ing\u00e9nieurs<\/a><\/li>\n
- Strat\u00e9gies de bioaugmentation pour une \u00e9limination plus stable de l’azote<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n
Syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote : la pierre angulaire du traitement moderne<\/h2>\n
Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, les micro-organismes transforment les compos\u00e9s azot\u00e9s dissous au cours d’une s\u00e9rie de r\u00e9actions biologiques. Ce processus aboutit \u00e0 la conversion du nitrate en azote gazeux, qui est ensuite \u00e9limin\u00e9 de l’eau. La nitrification consiste tout d’abord \u00e0 oxyder l’ammoniac en nitrite, puis en nitrate. La d\u00e9nitrification utilise ensuite le nitrate dans des conditions anoxiques pour produire de l\u2019azote gazeux. Ensemble, ces processus r\u00e9duisent la quantit\u00e9 d\u2019azote rejet\u00e9e dans les eaux r\u00e9ceptrices. <\/p>\n
Cette r\u00e9duction est importante car un exc\u00e8s d\u2019azote peut favoriser l\u2019eutrophisation et perturber les \u00e9cosyst\u00e8mes aquatiques. L\u2019ammoniac peut \u00eatre toxique pour la vie aquatique, en fonction de conditions telles que le pH et la temp\u00e9rature. Son oxydation consomme de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous lors des processus de traitement et, si l\u2019ammoniac atteint les eaux r\u00e9ceptrices, lors de sa transformation dans ces derni\u00e8res. Le nitrate peut contribuer \u00e0 la prolif\u00e9ration des algues et constitue \u00e9galement un sujet de pr\u00e9occupation pour les eaux souterraines. Les ing\u00e9nieurs doivent distinguer l\u2019azote total (TN), qui comprend les formes organiques et inorganiques de l\u2019azote, de l\u2019azote total selon la m\u00e9thode de Kjeldahl (TKN), qui mesure l\u2019azote organique et l\u2019ammoniac, mais exclut les nitrates et les nitrites. <\/p>\n
Les facteurs environnementaux et r\u00e9glementaires<\/h3>\n
Le traitement biologique permet d’\u00e9liminer l’azote gr\u00e2ce \u00e0 l’activit\u00e9 microbienne plut\u00f4t que de reposer uniquement sur un traitement chimique. Il peut r\u00e9duire le recours \u00e0 certains produits chimiques, bien que la meilleure approche d\u00e9pende des caract\u00e9ristiques des eaux us\u00e9es, de la conception du proc\u00e9d\u00e9 et des objectifs de performance. Les m\u00e9thodes chimiques peuvent toutefois encore jouer un r\u00f4le dans certains circuits de traitement. <\/p>\n
Les exigences r\u00e9glementaires \u00e9voluent \u00e9galement. Au sein de l’Union europ\u00e9enne, la directive r\u00e9vis\u00e9e relative au traitement des eaux us\u00e9es urbaines est entr\u00e9e en vigueur le 1er janvier 2025. Elle impose un traitement tertiaire, comprenant l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote et du phosphore, pour les stations desservant 150 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2039, et pour celles desservant 10 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2045. Les \u00c9tats membres ont jusqu\u2019au 31 juillet 2027 pour transposer la directive dans leur l\u00e9gislation nationale. Ces exigences ne fixent pas de limite num\u00e9rique unique et universelle d\u2019azote pour chaque installation. Les ing\u00e9nieurs doivent v\u00e9rifier les r\u00e8gles nationales applicables ainsi que l\u2019autorisation de rejet. <\/p>\n
Configurations BNR classiques et avanc\u00e9es<\/h3>\n
Une configuration anoxique\/oxique permet de s\u00e9parer les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification et \u00e0 la nitrification. Dans la zone oxique, les micro-organismes oxydent l\u2019ammoniac. Dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs utilisent le nitrate comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons. Une configuration de base permet l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote, tandis que l\u2019\u00e9limination biologique du phosphore n\u00e9cessite g\u00e9n\u00e9ralement une zone ana\u00e9robie et des organismes accumulateurs de phosphore adapt\u00e9s. <\/p>\n
Le proc\u00e9d\u00e9 Ludzack-Ettinger modifi\u00e9 (MLE) repose sur une zone anoxique suivie d’une zone a\u00e9robie, le liquide m\u00e9lang\u00e9 riche en nitrates provenant de la zone a\u00e9robie \u00e9tant recycl\u00e9 vers la zone anoxique. Ce recyclage fournit les nitrates n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification. Les performances d\u00e9pendent de facteurs tels que le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage, la quantit\u00e9 de carbone disponible et l\u2019\u00e9quilibre entre les conditions anoxiques et a\u00e9robies. <\/p>\n
Des conceptions plus avanc\u00e9es s’appuient sur ces principes fondamentaux pour r\u00e9pondre aux contraintes sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque station, notamment la demande \u00e9nerg\u00e9tique, l’empreinte au sol et les variations du d\u00e9bit d’entr\u00e9e. D\u00e9couvrez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> afin d’avoir une vision plus globale de l’optimisation des proc\u00e9d\u00e9s. Pour en savoir plus sur les aspects chimiques et microbiologiques de la premi\u00e8re \u00e9tape, consultez cette pr\u00e9sentation g\u00e9n\u00e9rale de l’oxydation biologique de l’ammoniac<\/a>. <\/p>\nLe processus microbien en deux \u00e9tapes : la nitrification et la d\u00e9nitrification<\/h2>\n
Le traitement stable des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote repose sur deux processus microbiens qui se succ\u00e8dent. La nitrification n\u00e9cessite de l’oxyg\u00e8ne et de l’alcalinit\u00e9. La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques et un donneur d’\u00e9lectrons utilisable, g\u00e9n\u00e9ralement du carbone organique. Une station peut disposer d’un volume de cuves suffisant et pourtant rencontrer des difficult\u00e9s si l’une des populations microbiennes ou ses conditions de fonctionnement deviennent limitantes. <\/p>\n
\u00c9tape 1 : Nitrification, transformation de l’ammoniac en nitrate<\/h3>\n
La nitrification se d\u00e9roule en deux \u00e9tapes d’oxydation. Au cours de la nitritation, les bact\u00e9ries oxydant l’ammoniac, notamment les Nitrosomonas<\/em>, transforment l’ammoniac en nitrite. Au cours de la nitratation, les bact\u00e9ries oxydant le nitrite, notamment les Nitrobacter<\/em>, transforment le nitrite en nitrate. Ces organismes autotrophes utilisent du carbone inorganique pour leur croissance cellulaire et tirent leur \u00e9nergie de l’oxydation de l’azote. <\/p>\nLes bact\u00e9ries nitrifiantes se d\u00e9veloppent plus lentement que de nombreuses bact\u00e9ries h\u00e9t\u00e9rotrophes. Un temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension court, une temp\u00e9rature basse ou un choc toxique au niveau de l\u2019eau d\u2019alimentation peuvent donc r\u00e9duire leur population plus rapidement qu\u2019elle ne parvient \u00e0 se reconstituer. Dans le cas d\u2019un d\u00e9bit industriel fluctuant, \u00e9valuez les tendances de l\u2019ammoniac en parall\u00e8le de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous, du pH, de l\u2019alcalinit\u00e9 et du temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension, plut\u00f4t que de vous baser uniquement sur les r\u00e9sultats relatifs aux effluents. MicroCat-XNL est une solution de bioaugmentation destin\u00e9e \u00e0 soutenir des populations sp\u00e9cialis\u00e9es de bact\u00e9ries nitrifiantes. \u00c9valuez son ad\u00e9quation au regard des conditions d\u2019exploitation de la station. <\/p>\n
Constante technique :<\/strong> la nitrification consomme environ 7,14 mg d’alcalinit\u00e9, exprim\u00e9e en CaCO\u2083, pour chaque milligramme d’azote ammoniacal (NH\u2083-N) oxyd\u00e9.<\/p>\nL’oxydation compl\u00e8te de l’azote ammoniacal en nitrate n\u00e9cessite \u00e9galement environ 4,57 mg d’O\u2082 par mg d’azote ammoniacal. Ce besoin st\u0153chiom\u00e9trique permet d’expliquer pourquoi le contr\u00f4le de l’a\u00e9ration et la surveillance de l’alcalinit\u00e9 sont essentiels \u00e0 une nitrification stable. <\/p>\n
\u00c9tape 2 : D\u00e9nitrification, transformation du nitrate en azote gazeux<\/h3>\n
Les d\u00e9nitrificateurs sont des h\u00e9t\u00e9rotrophes. Dans une zone anoxique, ils utilisent le nitrate \u00e0 la place de l\u2019oxyg\u00e8ne comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons et ont besoin d\u2019une source de carbone organique comme donneur d\u2019\u00e9lectrons et source d\u2019\u00e9nergie. Les besoins en carbone varient en fonction de la composition des eaux us\u00e9es et des conditions du proc\u00e9d\u00e9 ; par cons\u00e9quent, un rapport C\/N unique ne doit pas \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme universel. Si le carbone pr\u00e9sent dans les eaux us\u00e9es entrantes est insuffisant ou difficilement biod\u00e9gradable, les op\u00e9rateurs peuvent envisager un apport externe en carbone. Ce donneur d\u2019\u00e9lectrons pour la d\u00e9nitrification constitue un intrant important du proc\u00e9d\u00e9. <\/p>\n
Veillez \u00e0 ce que les zones anoxiques soient exemptes d\u2019exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne dissous, susceptible de d\u00e9tourner l\u2019activit\u00e9 microbienne de la r\u00e9duction des nitrates. L\u2019\u00e9volution de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (ORP) peut aider \u00e0 \u00e9valuer si les conditions sont propices \u00e0 la d\u00e9nitrification, mais il convient de les interpr\u00e9ter conjointement avec les donn\u00e9es relatives aux nitrates et au carbone. Dans les configurations modifi\u00e9es de Ludzack-Ettinger et de Bardenpho, le recyclage interne renvoie un bouillon de digestion riche en nitrates vers les zones anoxiques. Un recyclage insuffisant peut limiter l\u2019apport en nitrates. Un recyclage plus important n\u2019est pas automatiquement pr\u00e9f\u00e9rable s\u2019il transporte un exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne ou s\u2019il sollicite excessivement le processus sur le plan hydraulique. <\/p>\n
Pour r\u00e9pondre aux besoins sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque site en mati\u00e8re de traitement, veuillez examiner les solutions de traitement des eaux us\u00e9es<\/a> propos\u00e9es par QM Environmental, en tenant compte des donn\u00e9es d’exploitation et des conclusions relatives \u00e0 la traitabilit\u00e9.<\/p>\nParam\u00e8tres essentiels pour une \u00e9limination stable de l’azote<\/h2>\n
La stabilit\u00e9 du traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote d\u00e9pend du maintien des conditions dans une plage acceptable tant pour les bact\u00e9ries nitrifiantes que pour les bact\u00e9ries d\u00e9nitrifiantes. La temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et le temps de r\u00e9tention des solides (TRS) interagissent ; ainsi, une variation d\u2019un seul param\u00e8tre peut avoir une incidence sur l\u2019ensemble du processus. Les tendances observ\u00e9es au fil du temps sont plus utiles qu\u2019une simple mesure ponctuelle pour diagnostiquer une variation de performance. <\/p>\n
Temp\u00e9rature et SRT : gestion des variations saisonni\u00e8res<\/h3>\n
Le froid ralentit la cin\u00e9tique microbienne, et les nitrificateurs sont particuli\u00e8rement vuln\u00e9rables car leur croissance est relativement lente. \u00c0 mesure que la temp\u00e9rature des eaux us\u00e9es baisse, l\u2019oxydation de l\u2019ammoniac peut ne plus suivre le rythme de la charge entrante. Avant de modifier vos proc\u00e9dures d\u2019exploitation, examinez le temps de r\u00e9tention des boues (SRT) et l\u2019inventaire des mati\u00e8res solides. Lorsque les conditions d\u2019exploitation le permettent, la r\u00e9duction de l\u2019\u00e9vacuation des boues peut permettre de conserver davantage de biomasse et de donner aux nitrificateurs plus de temps pour se d\u00e9velopper. Suivez conjointement les donn\u00e9es relatives \u00e0 l\u2019ammoniac, \u00e0 la temp\u00e9rature et aux mati\u00e8res solides afin de d\u00e9terminer si cet ajustement porte ses fruits. <\/p>\n
MicroCat-DEN constitue une option de bioaugmentation \u00e0 envisager lorsque la d\u00e9nitrification n\u00e9cessite un soutien dans des conditions d’exploitation variables.<\/p>\n
La pr\u00e9sence d’une DBO suffisante est essentielle \u00e0 une bonne d\u00e9nitrification. En cas de DBO insuffisante, envisagez l’utilisation d’un substrat organique tel que le QM-CarboBWB60 ou le QM-CarboBWB-ST-HC-C. Lors de l’\u00e9valuation des options, examinez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> en tenant compte des donn\u00e9es sp\u00e9cifiques au site. <\/p>\npH, alcalinit\u00e9 et oxyg\u00e8ne dissous<\/h3>\n
La nitrification consomme l’alcalinit\u00e9. Si la capacit\u00e9 tampon est insuffisante, le pH peut baisser et entraver l’activit\u00e9 des bact\u00e9ries nitrifiantes. Des variations brusques du pH peuvent perturber la communaut\u00e9 microbienne, m\u00eame lorsque les valeurs moyennes semblent acceptables. Comparez les tendances du pH et de l’alcalinit\u00e9 aux performances en mati\u00e8re d’ammoniac, et v\u00e9rifiez si des changements au niveau des effluents entrants ou des ajustements du proc\u00e9d\u00e9 co\u00efncident avec une baisse. <\/p>\n
La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques. Si un exc\u00e8s d’oxyg\u00e8ne dissous p\u00e9n\u00e8tre dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs peuvent utiliser l’oxyg\u00e8ne \u00e0 la place du nitrate, ce qui r\u00e9duit les chances d’\u00e9limination des nitrates. V\u00e9rifiez la teneur en oxyg\u00e8ne dissous (OD) en des points repr\u00e9sentatifs de la zone et interpr\u00e9tez-la en tenant compte des concentrations en nitrate et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (POR). Le recyclage interne peut \u00e9galement acheminer de l\u2019oxyg\u00e8ne vers les zones anoxiques ; il convient donc d\u2019\u00e9valuer le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage plut\u00f4t que de supposer qu\u2019un d\u00e9bit plus \u00e9lev\u00e9 am\u00e9liorera l\u2019\u00e9limination. <\/p>\n
Chocs toxiques et charges industrielles variables<\/h3>\n
Les effluents industriels peuvent introduire des inhibiteurs potentiels tels que les m\u00e9taux lourds, les ph\u00e9nols et les tensioactifs. Leurs effets d\u00e9pendent de la concentration, de l’exposition et de l’acclimatation de la biomasse. Un changement brusque de pH ou un choc toxique peut se traduire par une augmentation de la teneur en ammoniac dans l’effluent ; toutefois, veuillez v\u00e9rifier la cause \u00e0 l’aide des donn\u00e9es relatives aux effluents entrants et au processus avant de modifier le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT) ou l’a\u00e9ration. <\/p>\n
Les eaux us\u00e9es laiti\u00e8res \u00e0 forte concentration peuvent \u00e9galement pr\u00e9senter des charges variables en mati\u00e8res organiques et en azote, ce qui met \u00e0 rude \u00e9preuve la capacit\u00e9 du proc\u00e9d\u00e9. L’\u00e9galisation et le suivi r\u00e9gulier des charges peuvent aider les op\u00e9rateurs \u00e0 identifier les pics et \u00e0 distinguer un probl\u00e8me de charge d’un ph\u00e9nom\u00e8ne d’inhibition. En cas d’instabilit\u00e9 persistante ou sp\u00e9cifique au site, des \u00e9tudes de traitabilit\u00e9 peuvent permettre d’\u00e9valuer les eaux us\u00e9es et d’orienter le choix d’une approche biologique adapt\u00e9e. <\/p>\n
<\/p>\n
![\"Traitement](\"https:\/\/qmes.eu\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/infographic_1790339088_HetNsUFO-1-scaled.jpg\")
<\/div>\n<\/p>\n
D\u00e9pannage des d\u00e9faillances du BNR : plan d’action d’un ing\u00e9nieur<\/h2>\n
Un r\u00e9sultat faible pour l’azote est un sympt\u00f4me, et non un diagnostic. Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, une augmentation de la concentration d’ammoniac dans l’effluent indique souvent un probl\u00e8me de nitrification, tandis qu’une concentration \u00e9lev\u00e9e en nitrates associ\u00e9e \u00e0 une faible concentration en ammoniac peut indiquer une d\u00e9nitrification incompl\u00e8te. V\u00e9rifiez la coh\u00e9rence de cette tendance par rapport aux charges d’entr\u00e9e et \u00e0 l’\u00e9volution du processus avant de modifier les points de consigne. Tenez compte des changements r\u00e9cents sur le site, tels qu\u2019une modification du d\u00e9bit due \u00e0 des intemp\u00e9ries, un rejet industriel ou un changement dans les pratiques d\u2019\u00e9vacuation des eaux us\u00e9es. <\/p>\n
Proc\u00e9dez \u00e0 une v\u00e9rification \u00e9tape par \u00e9tape afin de cerner la cause :<\/p>\n
\n- Test :<\/strong> V\u00e9rifiez l’alcalinit\u00e9, le pH, l’oxyg\u00e8ne dissous r\u00e9siduel (OD), l’ammoniac et les nitrates. Recourez \u00e0 la microscopie pour \u00e9valuer l’\u00e9tat des flocs et rechercher d’\u00e9ventuelles modifications au sein de la communaut\u00e9 microbienne. <\/li>\n
- Identifiez le goulot d’\u00e9tranglement :<\/strong> une augmentation du taux d’ammoniac associ\u00e9e \u00e0 une \u00e9limination stable de la DCO sugg\u00e8re que la nitrification pourrait \u00eatre alt\u00e9r\u00e9e. Si le taux d’ammoniac est ma\u00eetris\u00e9 mais que le taux de nitrate reste \u00e9lev\u00e9, v\u00e9rifiez les conditions anoxiques, la quantit\u00e9 de carbone disponible et le recyclage interne. <\/li>\n
- Proc\u00e9dez \u00e0 des r\u00e9glages avec soin :<\/strong> v\u00e9rifiez le temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res solides (SRT), le d\u00e9bit de vidange, l’a\u00e9ration et le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage. Dans la mesure du possible, modifiez un param\u00e8tre \u00e0 la fois, puis observez la r\u00e9action dans les donn\u00e9es de processus. <\/li>\n
- Envisagez la bioaugmentation :<\/strong> apr\u00e8s un choc toxique ou tout autre perturbation, un apport cibl\u00e9 d’organismes microbiques peut contribuer \u00e0 r\u00e9tablir l’activit\u00e9 biologique. Commencez par rem\u00e9dier au facteur de stress. L’ajout d’organismes ne suffira pas \u00e0 lui seul \u00e0 corriger une inhibition persistante ou des conditions de fonctionnement inadapt\u00e9es. <\/li>\n<\/ul>\n
R\u00e9tablissement apr\u00e8s un \u00ab washout \u00bb des bact\u00e9ries nitrifiantes<\/h3>\n
Un signe d’alerte courant est l’augmentation de la concentration d’ammoniac dans les effluents alors que l’\u00e9limination de la DCO reste stable. Les organismes h\u00e9t\u00e9rotrophes peuvent continuer \u00e0 \u00e9liminer le carbone facilement biod\u00e9gradable m\u00eame lorsque la population de nitrificateurs, \u00e0 croissance plus lente, diminue. V\u00e9rifiez le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT), la temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et l\u2019historique des eaux d\u2019alimentation afin de distinguer un ph\u00e9nom\u00e8ne de \u00ab washout \u00bb d\u2019une inhibition ou d\u2019une limitation en oxyg\u00e8ne. Apr\u00e8s un orage ou un apport de substances toxiques, la bioaugmentation peut \u00eatre envisag\u00e9e dans le cadre de la remise en \u00e9tat, parall\u00e8lement \u00e0 des mesures visant \u00e0 \u00e9liminer ou \u00e0 ma\u00eetriser la cause du d\u00e9r\u00e8glement et \u00e0 surveiller la r\u00e9ponse en mati\u00e8re d\u2019ammoniac. <\/p>\n
Table des mati\u00e8res<\/h2>\n\n- Syst\u00e8mes d’\u00e9puration des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote : la pierre angulaire du traitement moderne<\/a><\/li>\n
- Le processus microbien en deux \u00e9tapes : la nitrification et la d\u00e9nitrification<\/a><\/li>\n
- Param\u00e8tres essentiels pour une \u00e9limination stable de l’azote<\/a><\/li>\n
- D\u00e9pannage des d\u00e9faillances du BNR : plan d’action \u00e0 l’intention des ing\u00e9nieurs<\/a><\/li>\n
- Strat\u00e9gies de bioaugmentation pour une \u00e9limination plus stable de l’azote<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n
Syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote : la pierre angulaire du traitement moderne<\/h2>\n
Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, les micro-organismes transforment les compos\u00e9s azot\u00e9s dissous au cours d’une s\u00e9rie de r\u00e9actions biologiques. Ce processus aboutit \u00e0 la conversion du nitrate en azote gazeux, qui est ensuite \u00e9limin\u00e9 de l’eau. La nitrification consiste tout d’abord \u00e0 oxyder l’ammoniac en nitrite, puis en nitrate. La d\u00e9nitrification utilise ensuite le nitrate dans des conditions anoxiques pour produire de l\u2019azote gazeux. Ensemble, ces processus r\u00e9duisent la quantit\u00e9 d\u2019azote rejet\u00e9e dans les eaux r\u00e9ceptrices. <\/p>\n
Cette r\u00e9duction est importante car un exc\u00e8s d\u2019azote peut favoriser l\u2019eutrophisation et perturber les \u00e9cosyst\u00e8mes aquatiques. L\u2019ammoniac peut \u00eatre toxique pour la vie aquatique, en fonction de conditions telles que le pH et la temp\u00e9rature. Son oxydation consomme de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous lors des processus de traitement et, si l\u2019ammoniac atteint les eaux r\u00e9ceptrices, lors de sa transformation dans ces derni\u00e8res. Le nitrate peut contribuer \u00e0 la prolif\u00e9ration des algues et constitue \u00e9galement un sujet de pr\u00e9occupation pour les eaux souterraines. Les ing\u00e9nieurs doivent distinguer l\u2019azote total (TN), qui comprend les formes organiques et inorganiques de l\u2019azote, de l\u2019azote total selon la m\u00e9thode de Kjeldahl (TKN), qui mesure l\u2019azote organique et l\u2019ammoniac, mais exclut les nitrates et les nitrites. <\/p>\n
Les facteurs environnementaux et r\u00e9glementaires<\/h3>\n
Le traitement biologique permet d’\u00e9liminer l’azote gr\u00e2ce \u00e0 l’activit\u00e9 microbienne plut\u00f4t que de reposer uniquement sur un traitement chimique. Il peut r\u00e9duire le recours \u00e0 certains produits chimiques, bien que la meilleure approche d\u00e9pende des caract\u00e9ristiques des eaux us\u00e9es, de la conception du proc\u00e9d\u00e9 et des objectifs de performance. Les m\u00e9thodes chimiques peuvent toutefois encore jouer un r\u00f4le dans certains circuits de traitement. <\/p>\n
Les exigences r\u00e9glementaires \u00e9voluent \u00e9galement. Au sein de l’Union europ\u00e9enne, la directive r\u00e9vis\u00e9e relative au traitement des eaux us\u00e9es urbaines est entr\u00e9e en vigueur le 1er janvier 2025. Elle impose un traitement tertiaire, comprenant l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote et du phosphore, pour les stations desservant 150 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2039, et pour celles desservant 10 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2045. Les \u00c9tats membres ont jusqu\u2019au 31 juillet 2027 pour transposer la directive dans leur l\u00e9gislation nationale. Ces exigences ne fixent pas de limite num\u00e9rique unique et universelle d\u2019azote pour chaque installation. Les ing\u00e9nieurs doivent v\u00e9rifier les r\u00e8gles nationales applicables ainsi que l\u2019autorisation de rejet. <\/p>\n
Configurations BNR classiques et avanc\u00e9es<\/h3>\n
Une configuration anoxique\/oxique permet de s\u00e9parer les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification et \u00e0 la nitrification. Dans la zone oxique, les micro-organismes oxydent l\u2019ammoniac. Dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs utilisent le nitrate comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons. Une configuration de base permet l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote, tandis que l\u2019\u00e9limination biologique du phosphore n\u00e9cessite g\u00e9n\u00e9ralement une zone ana\u00e9robie et des organismes accumulateurs de phosphore adapt\u00e9s. <\/p>\n
Le proc\u00e9d\u00e9 Ludzack-Ettinger modifi\u00e9 (MLE) repose sur une zone anoxique suivie d’une zone a\u00e9robie, le liquide m\u00e9lang\u00e9 riche en nitrates provenant de la zone a\u00e9robie \u00e9tant recycl\u00e9 vers la zone anoxique. Ce recyclage fournit les nitrates n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification. Les performances d\u00e9pendent de facteurs tels que le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage, la quantit\u00e9 de carbone disponible et l\u2019\u00e9quilibre entre les conditions anoxiques et a\u00e9robies. <\/p>\n
Des conceptions plus avanc\u00e9es s’appuient sur ces principes fondamentaux pour r\u00e9pondre aux contraintes sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque station, notamment la demande \u00e9nerg\u00e9tique, l’empreinte au sol et les variations du d\u00e9bit d’entr\u00e9e. D\u00e9couvrez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> afin d’avoir une vision plus globale de l’optimisation des proc\u00e9d\u00e9s. Pour en savoir plus sur les aspects chimiques et microbiologiques de la premi\u00e8re \u00e9tape, consultez cette pr\u00e9sentation g\u00e9n\u00e9rale de l’oxydation biologique de l’ammoniac<\/a>. <\/p>\nLe processus microbien en deux \u00e9tapes : la nitrification et la d\u00e9nitrification<\/h2>\n
Le traitement stable des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote repose sur deux processus microbiens qui se succ\u00e8dent. La nitrification n\u00e9cessite de l’oxyg\u00e8ne et de l’alcalinit\u00e9. La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques et un donneur d’\u00e9lectrons utilisable, g\u00e9n\u00e9ralement du carbone organique. Une station peut disposer d’un volume de cuves suffisant et pourtant rencontrer des difficult\u00e9s si l’une des populations microbiennes ou ses conditions de fonctionnement deviennent limitantes. <\/p>\n
\u00c9tape 1 : Nitrification, transformation de l’ammoniac en nitrate<\/h3>\n
La nitrification se d\u00e9roule en deux \u00e9tapes d’oxydation. Au cours de la nitritation, les bact\u00e9ries oxydant l’ammoniac, notamment les Nitrosomonas<\/em>, transforment l’ammoniac en nitrite. Au cours de la nitratation, les bact\u00e9ries oxydant le nitrite, notamment les Nitrobacter<\/em>, transforment le nitrite en nitrate. Ces organismes autotrophes utilisent du carbone inorganique pour leur croissance cellulaire et tirent leur \u00e9nergie de l’oxydation de l’azote. <\/p>\nLes bact\u00e9ries nitrifiantes se d\u00e9veloppent plus lentement que de nombreuses bact\u00e9ries h\u00e9t\u00e9rotrophes. Un temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension court, une temp\u00e9rature basse ou un choc toxique au niveau de l\u2019eau d\u2019alimentation peuvent donc r\u00e9duire leur population plus rapidement qu\u2019elle ne parvient \u00e0 se reconstituer. Dans le cas d\u2019un d\u00e9bit industriel fluctuant, \u00e9valuez les tendances de l\u2019ammoniac en parall\u00e8le de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous, du pH, de l\u2019alcalinit\u00e9 et du temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension, plut\u00f4t que de vous baser uniquement sur les r\u00e9sultats relatifs aux effluents. MicroCat-XNL est une solution de bioaugmentation destin\u00e9e \u00e0 soutenir des populations sp\u00e9cialis\u00e9es de bact\u00e9ries nitrifiantes. \u00c9valuez son ad\u00e9quation au regard des conditions d\u2019exploitation de la station. <\/p>\n
Constante technique :<\/strong> la nitrification consomme environ 7,14 mg d’alcalinit\u00e9, exprim\u00e9e en CaCO\u2083, pour chaque milligramme d’azote ammoniacal (NH\u2083-N) oxyd\u00e9.<\/p>\nL’oxydation compl\u00e8te de l’azote ammoniacal en nitrate n\u00e9cessite \u00e9galement environ 4,57 mg d’O\u2082 par mg d’azote ammoniacal. Ce besoin st\u0153chiom\u00e9trique permet d’expliquer pourquoi le contr\u00f4le de l’a\u00e9ration et la surveillance de l’alcalinit\u00e9 sont essentiels \u00e0 une nitrification stable. <\/p>\n
\u00c9tape 2 : D\u00e9nitrification, transformation du nitrate en azote gazeux<\/h3>\n
Les d\u00e9nitrificateurs sont des h\u00e9t\u00e9rotrophes. Dans une zone anoxique, ils utilisent le nitrate \u00e0 la place de l\u2019oxyg\u00e8ne comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons et ont besoin d\u2019une source de carbone organique comme donneur d\u2019\u00e9lectrons et source d\u2019\u00e9nergie. Les besoins en carbone varient en fonction de la composition des eaux us\u00e9es et des conditions du proc\u00e9d\u00e9 ; par cons\u00e9quent, un rapport C\/N unique ne doit pas \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme universel. Si le carbone pr\u00e9sent dans les eaux us\u00e9es entrantes est insuffisant ou difficilement biod\u00e9gradable, les op\u00e9rateurs peuvent envisager un apport externe en carbone. Ce donneur d\u2019\u00e9lectrons pour la d\u00e9nitrification constitue un intrant important du proc\u00e9d\u00e9. <\/p>\n
Veillez \u00e0 ce que les zones anoxiques soient exemptes d\u2019exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne dissous, susceptible de d\u00e9tourner l\u2019activit\u00e9 microbienne de la r\u00e9duction des nitrates. L\u2019\u00e9volution de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (ORP) peut aider \u00e0 \u00e9valuer si les conditions sont propices \u00e0 la d\u00e9nitrification, mais il convient de les interpr\u00e9ter conjointement avec les donn\u00e9es relatives aux nitrates et au carbone. Dans les configurations modifi\u00e9es de Ludzack-Ettinger et de Bardenpho, le recyclage interne renvoie un bouillon de digestion riche en nitrates vers les zones anoxiques. Un recyclage insuffisant peut limiter l\u2019apport en nitrates. Un recyclage plus important n\u2019est pas automatiquement pr\u00e9f\u00e9rable s\u2019il transporte un exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne ou s\u2019il sollicite excessivement le processus sur le plan hydraulique. <\/p>\n
Pour r\u00e9pondre aux besoins sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque site en mati\u00e8re de traitement, veuillez examiner les solutions de traitement des eaux us\u00e9es<\/a> propos\u00e9es par QM Environmental, en tenant compte des donn\u00e9es d’exploitation et des conclusions relatives \u00e0 la traitabilit\u00e9.<\/p>\nParam\u00e8tres essentiels pour une \u00e9limination stable de l’azote<\/h2>\n
La stabilit\u00e9 du traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote d\u00e9pend du maintien des conditions dans une plage acceptable tant pour les bact\u00e9ries nitrifiantes que pour les bact\u00e9ries d\u00e9nitrifiantes. La temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et le temps de r\u00e9tention des solides (TRS) interagissent ; ainsi, une variation d\u2019un seul param\u00e8tre peut avoir une incidence sur l\u2019ensemble du processus. Les tendances observ\u00e9es au fil du temps sont plus utiles qu\u2019une simple mesure ponctuelle pour diagnostiquer une variation de performance. <\/p>\n
Temp\u00e9rature et SRT : gestion des variations saisonni\u00e8res<\/h3>\n
Le froid ralentit la cin\u00e9tique microbienne, et les nitrificateurs sont particuli\u00e8rement vuln\u00e9rables car leur croissance est relativement lente. \u00c0 mesure que la temp\u00e9rature des eaux us\u00e9es baisse, l\u2019oxydation de l\u2019ammoniac peut ne plus suivre le rythme de la charge entrante. Avant de modifier vos proc\u00e9dures d\u2019exploitation, examinez le temps de r\u00e9tention des boues (SRT) et l\u2019inventaire des mati\u00e8res solides. Lorsque les conditions d\u2019exploitation le permettent, la r\u00e9duction de l\u2019\u00e9vacuation des boues peut permettre de conserver davantage de biomasse et de donner aux nitrificateurs plus de temps pour se d\u00e9velopper. Suivez conjointement les donn\u00e9es relatives \u00e0 l\u2019ammoniac, \u00e0 la temp\u00e9rature et aux mati\u00e8res solides afin de d\u00e9terminer si cet ajustement porte ses fruits. <\/p>\n
MicroCat-DEN constitue une option de bioaugmentation \u00e0 envisager lorsque la d\u00e9nitrification n\u00e9cessite un soutien dans des conditions d’exploitation variables.<\/p>\n
La pr\u00e9sence d’une DBO suffisante est essentielle \u00e0 une bonne d\u00e9nitrification. En cas de DBO insuffisante, envisagez l’utilisation d’un substrat organique tel que le QM-CarboBWB60 ou le QM-CarboBWB-ST-HC-C. Lors de l’\u00e9valuation des options, examinez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> en tenant compte des donn\u00e9es sp\u00e9cifiques au site. <\/p>\npH, alcalinit\u00e9 et oxyg\u00e8ne dissous<\/h3>\n
La nitrification consomme l’alcalinit\u00e9. Si la capacit\u00e9 tampon est insuffisante, le pH peut baisser et entraver l’activit\u00e9 des bact\u00e9ries nitrifiantes. Des variations brusques du pH peuvent perturber la communaut\u00e9 microbienne, m\u00eame lorsque les valeurs moyennes semblent acceptables. Comparez les tendances du pH et de l’alcalinit\u00e9 aux performances en mati\u00e8re d’ammoniac, et v\u00e9rifiez si des changements au niveau des effluents entrants ou des ajustements du proc\u00e9d\u00e9 co\u00efncident avec une baisse. <\/p>\n
La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques. Si un exc\u00e8s d’oxyg\u00e8ne dissous p\u00e9n\u00e8tre dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs peuvent utiliser l’oxyg\u00e8ne \u00e0 la place du nitrate, ce qui r\u00e9duit les chances d’\u00e9limination des nitrates. V\u00e9rifiez la teneur en oxyg\u00e8ne dissous (OD) en des points repr\u00e9sentatifs de la zone et interpr\u00e9tez-la en tenant compte des concentrations en nitrate et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (POR). Le recyclage interne peut \u00e9galement acheminer de l\u2019oxyg\u00e8ne vers les zones anoxiques ; il convient donc d\u2019\u00e9valuer le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage plut\u00f4t que de supposer qu\u2019un d\u00e9bit plus \u00e9lev\u00e9 am\u00e9liorera l\u2019\u00e9limination. <\/p>\n
Chocs toxiques et charges industrielles variables<\/h3>\n
Les effluents industriels peuvent introduire des inhibiteurs potentiels tels que les m\u00e9taux lourds, les ph\u00e9nols et les tensioactifs. Leurs effets d\u00e9pendent de la concentration, de l’exposition et de l’acclimatation de la biomasse. Un changement brusque de pH ou un choc toxique peut se traduire par une augmentation de la teneur en ammoniac dans l’effluent ; toutefois, veuillez v\u00e9rifier la cause \u00e0 l’aide des donn\u00e9es relatives aux effluents entrants et au processus avant de modifier le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT) ou l’a\u00e9ration. <\/p>\n
Les eaux us\u00e9es laiti\u00e8res \u00e0 forte concentration peuvent \u00e9galement pr\u00e9senter des charges variables en mati\u00e8res organiques et en azote, ce qui met \u00e0 rude \u00e9preuve la capacit\u00e9 du proc\u00e9d\u00e9. L’\u00e9galisation et le suivi r\u00e9gulier des charges peuvent aider les op\u00e9rateurs \u00e0 identifier les pics et \u00e0 distinguer un probl\u00e8me de charge d’un ph\u00e9nom\u00e8ne d’inhibition. En cas d’instabilit\u00e9 persistante ou sp\u00e9cifique au site, des \u00e9tudes de traitabilit\u00e9 peuvent permettre d’\u00e9valuer les eaux us\u00e9es et d’orienter le choix d’une approche biologique adapt\u00e9e. <\/p>\n
<\/p>\n
<\/div>\n<\/p>\n
D\u00e9pannage des d\u00e9faillances du BNR : plan d’action d’un ing\u00e9nieur<\/h2>\n
Un r\u00e9sultat faible pour l’azote est un sympt\u00f4me, et non un diagnostic. Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, une augmentation de la concentration d’ammoniac dans l’effluent indique souvent un probl\u00e8me de nitrification, tandis qu’une concentration \u00e9lev\u00e9e en nitrates associ\u00e9e \u00e0 une faible concentration en ammoniac peut indiquer une d\u00e9nitrification incompl\u00e8te. V\u00e9rifiez la coh\u00e9rence de cette tendance par rapport aux charges d’entr\u00e9e et \u00e0 l’\u00e9volution du processus avant de modifier les points de consigne. Tenez compte des changements r\u00e9cents sur le site, tels qu\u2019une modification du d\u00e9bit due \u00e0 des intemp\u00e9ries, un rejet industriel ou un changement dans les pratiques d\u2019\u00e9vacuation des eaux us\u00e9es. <\/p>\n
Proc\u00e9dez \u00e0 une v\u00e9rification \u00e9tape par \u00e9tape afin de cerner la cause :<\/p>\n
\n- Test :<\/strong> V\u00e9rifiez l’alcalinit\u00e9, le pH, l’oxyg\u00e8ne dissous r\u00e9siduel (OD), l’ammoniac et les nitrates. Recourez \u00e0 la microscopie pour \u00e9valuer l’\u00e9tat des flocs et rechercher d’\u00e9ventuelles modifications au sein de la communaut\u00e9 microbienne. <\/li>\n
- Identifiez le goulot d’\u00e9tranglement :<\/strong> une augmentation du taux d’ammoniac associ\u00e9e \u00e0 une \u00e9limination stable de la DCO sugg\u00e8re que la nitrification pourrait \u00eatre alt\u00e9r\u00e9e. Si le taux d’ammoniac est ma\u00eetris\u00e9 mais que le taux de nitrate reste \u00e9lev\u00e9, v\u00e9rifiez les conditions anoxiques, la quantit\u00e9 de carbone disponible et le recyclage interne. <\/li>\n
- Proc\u00e9dez \u00e0 des r\u00e9glages avec soin :<\/strong> v\u00e9rifiez le temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res solides (SRT), le d\u00e9bit de vidange, l’a\u00e9ration et le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage. Dans la mesure du possible, modifiez un param\u00e8tre \u00e0 la fois, puis observez la r\u00e9action dans les donn\u00e9es de processus. <\/li>\n
- Envisagez la bioaugmentation :<\/strong> apr\u00e8s un choc toxique ou tout autre perturbation, un apport cibl\u00e9 d’organismes microbiques peut contribuer \u00e0 r\u00e9tablir l’activit\u00e9 biologique. Commencez par rem\u00e9dier au facteur de stress. L’ajout d’organismes ne suffira pas \u00e0 lui seul \u00e0 corriger une inhibition persistante ou des conditions de fonctionnement inadapt\u00e9es. <\/li>\n<\/ul>\n
R\u00e9tablissement apr\u00e8s un \u00ab washout \u00bb des bact\u00e9ries nitrifiantes<\/h3>\n
Un signe d’alerte courant est l’augmentation de la concentration d’ammoniac dans les effluents alors que l’\u00e9limination de la DCO reste stable. Les organismes h\u00e9t\u00e9rotrophes peuvent continuer \u00e0 \u00e9liminer le carbone facilement biod\u00e9gradable m\u00eame lorsque la population de nitrificateurs, \u00e0 croissance plus lente, diminue. V\u00e9rifiez le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT), la temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et l\u2019historique des eaux d\u2019alimentation afin de distinguer un ph\u00e9nom\u00e8ne de \u00ab washout \u00bb d\u2019une inhibition ou d\u2019une limitation en oxyg\u00e8ne. Apr\u00e8s un orage ou un apport de substances toxiques, la bioaugmentation peut \u00eatre envisag\u00e9e dans le cadre de la remise en \u00e9tat, parall\u00e8lement \u00e0 des mesures visant \u00e0 \u00e9liminer ou \u00e0 ma\u00eetriser la cause du d\u00e9r\u00e8glement et \u00e0 surveiller la r\u00e9ponse en mati\u00e8re d\u2019ammoniac. <\/p>\n
Syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote : la pierre angulaire du traitement moderne<\/h2>\n
Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, les micro-organismes transforment les compos\u00e9s azot\u00e9s dissous au cours d’une s\u00e9rie de r\u00e9actions biologiques. Ce processus aboutit \u00e0 la conversion du nitrate en azote gazeux, qui est ensuite \u00e9limin\u00e9 de l’eau. La nitrification consiste tout d’abord \u00e0 oxyder l’ammoniac en nitrite, puis en nitrate. La d\u00e9nitrification utilise ensuite le nitrate dans des conditions anoxiques pour produire de l\u2019azote gazeux. Ensemble, ces processus r\u00e9duisent la quantit\u00e9 d\u2019azote rejet\u00e9e dans les eaux r\u00e9ceptrices. <\/p>\n
Cette r\u00e9duction est importante car un exc\u00e8s d\u2019azote peut favoriser l\u2019eutrophisation et perturber les \u00e9cosyst\u00e8mes aquatiques. L\u2019ammoniac peut \u00eatre toxique pour la vie aquatique, en fonction de conditions telles que le pH et la temp\u00e9rature. Son oxydation consomme de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous lors des processus de traitement et, si l\u2019ammoniac atteint les eaux r\u00e9ceptrices, lors de sa transformation dans ces derni\u00e8res. Le nitrate peut contribuer \u00e0 la prolif\u00e9ration des algues et constitue \u00e9galement un sujet de pr\u00e9occupation pour les eaux souterraines. Les ing\u00e9nieurs doivent distinguer l\u2019azote total (TN), qui comprend les formes organiques et inorganiques de l\u2019azote, de l\u2019azote total selon la m\u00e9thode de Kjeldahl (TKN), qui mesure l\u2019azote organique et l\u2019ammoniac, mais exclut les nitrates et les nitrites. <\/p>\n
Les facteurs environnementaux et r\u00e9glementaires<\/h3>\n
Le traitement biologique permet d’\u00e9liminer l’azote gr\u00e2ce \u00e0 l’activit\u00e9 microbienne plut\u00f4t que de reposer uniquement sur un traitement chimique. Il peut r\u00e9duire le recours \u00e0 certains produits chimiques, bien que la meilleure approche d\u00e9pende des caract\u00e9ristiques des eaux us\u00e9es, de la conception du proc\u00e9d\u00e9 et des objectifs de performance. Les m\u00e9thodes chimiques peuvent toutefois encore jouer un r\u00f4le dans certains circuits de traitement. <\/p>\n
Les exigences r\u00e9glementaires \u00e9voluent \u00e9galement. Au sein de l’Union europ\u00e9enne, la directive r\u00e9vis\u00e9e relative au traitement des eaux us\u00e9es urbaines est entr\u00e9e en vigueur le 1er janvier 2025. Elle impose un traitement tertiaire, comprenant l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote et du phosphore, pour les stations desservant 150 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2039, et pour celles desservant 10 000 \u00e9quivalents-habitants ou plus d\u2019ici 2045. Les \u00c9tats membres ont jusqu\u2019au 31 juillet 2027 pour transposer la directive dans leur l\u00e9gislation nationale. Ces exigences ne fixent pas de limite num\u00e9rique unique et universelle d\u2019azote pour chaque installation. Les ing\u00e9nieurs doivent v\u00e9rifier les r\u00e8gles nationales applicables ainsi que l\u2019autorisation de rejet. <\/p>\n
Configurations BNR classiques et avanc\u00e9es<\/h3>\n
Une configuration anoxique\/oxique permet de s\u00e9parer les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification et \u00e0 la nitrification. Dans la zone oxique, les micro-organismes oxydent l\u2019ammoniac. Dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs utilisent le nitrate comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons. Une configuration de base permet l\u2019\u00e9limination de l\u2019azote, tandis que l\u2019\u00e9limination biologique du phosphore n\u00e9cessite g\u00e9n\u00e9ralement une zone ana\u00e9robie et des organismes accumulateurs de phosphore adapt\u00e9s. <\/p>\n
Le proc\u00e9d\u00e9 Ludzack-Ettinger modifi\u00e9 (MLE) repose sur une zone anoxique suivie d’une zone a\u00e9robie, le liquide m\u00e9lang\u00e9 riche en nitrates provenant de la zone a\u00e9robie \u00e9tant recycl\u00e9 vers la zone anoxique. Ce recyclage fournit les nitrates n\u00e9cessaires \u00e0 la d\u00e9nitrification. Les performances d\u00e9pendent de facteurs tels que le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage, la quantit\u00e9 de carbone disponible et l\u2019\u00e9quilibre entre les conditions anoxiques et a\u00e9robies. <\/p>\n
Des conceptions plus avanc\u00e9es s’appuient sur ces principes fondamentaux pour r\u00e9pondre aux contraintes sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque station, notamment la demande \u00e9nerg\u00e9tique, l’empreinte au sol et les variations du d\u00e9bit d’entr\u00e9e. D\u00e9couvrez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> afin d’avoir une vision plus globale de l’optimisation des proc\u00e9d\u00e9s. Pour en savoir plus sur les aspects chimiques et microbiologiques de la premi\u00e8re \u00e9tape, consultez cette pr\u00e9sentation g\u00e9n\u00e9rale de l’oxydation biologique de l’ammoniac<\/a>. <\/p>\n Le traitement stable des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote repose sur deux processus microbiens qui se succ\u00e8dent. La nitrification n\u00e9cessite de l’oxyg\u00e8ne et de l’alcalinit\u00e9. La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques et un donneur d’\u00e9lectrons utilisable, g\u00e9n\u00e9ralement du carbone organique. Une station peut disposer d’un volume de cuves suffisant et pourtant rencontrer des difficult\u00e9s si l’une des populations microbiennes ou ses conditions de fonctionnement deviennent limitantes. <\/p>\n La nitrification se d\u00e9roule en deux \u00e9tapes d’oxydation. Au cours de la nitritation, les bact\u00e9ries oxydant l’ammoniac, notamment les Nitrosomonas<\/em>, transforment l’ammoniac en nitrite. Au cours de la nitratation, les bact\u00e9ries oxydant le nitrite, notamment les Nitrobacter<\/em>, transforment le nitrite en nitrate. Ces organismes autotrophes utilisent du carbone inorganique pour leur croissance cellulaire et tirent leur \u00e9nergie de l’oxydation de l’azote. <\/p>\n Les bact\u00e9ries nitrifiantes se d\u00e9veloppent plus lentement que de nombreuses bact\u00e9ries h\u00e9t\u00e9rotrophes. Un temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension court, une temp\u00e9rature basse ou un choc toxique au niveau de l\u2019eau d\u2019alimentation peuvent donc r\u00e9duire leur population plus rapidement qu\u2019elle ne parvient \u00e0 se reconstituer. Dans le cas d\u2019un d\u00e9bit industriel fluctuant, \u00e9valuez les tendances de l\u2019ammoniac en parall\u00e8le de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous, du pH, de l\u2019alcalinit\u00e9 et du temps de r\u00e9tention des mati\u00e8res en suspension, plut\u00f4t que de vous baser uniquement sur les r\u00e9sultats relatifs aux effluents. MicroCat-XNL est une solution de bioaugmentation destin\u00e9e \u00e0 soutenir des populations sp\u00e9cialis\u00e9es de bact\u00e9ries nitrifiantes. \u00c9valuez son ad\u00e9quation au regard des conditions d\u2019exploitation de la station. <\/p>\n Constante technique :<\/strong> la nitrification consomme environ 7,14 mg d’alcalinit\u00e9, exprim\u00e9e en CaCO\u2083, pour chaque milligramme d’azote ammoniacal (NH\u2083-N) oxyd\u00e9.<\/p>\n L’oxydation compl\u00e8te de l’azote ammoniacal en nitrate n\u00e9cessite \u00e9galement environ 4,57 mg d’O\u2082 par mg d’azote ammoniacal. Ce besoin st\u0153chiom\u00e9trique permet d’expliquer pourquoi le contr\u00f4le de l’a\u00e9ration et la surveillance de l’alcalinit\u00e9 sont essentiels \u00e0 une nitrification stable. <\/p>\n Les d\u00e9nitrificateurs sont des h\u00e9t\u00e9rotrophes. Dans une zone anoxique, ils utilisent le nitrate \u00e0 la place de l\u2019oxyg\u00e8ne comme accepteur d\u2019\u00e9lectrons et ont besoin d\u2019une source de carbone organique comme donneur d\u2019\u00e9lectrons et source d\u2019\u00e9nergie. Les besoins en carbone varient en fonction de la composition des eaux us\u00e9es et des conditions du proc\u00e9d\u00e9 ; par cons\u00e9quent, un rapport C\/N unique ne doit pas \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme universel. Si le carbone pr\u00e9sent dans les eaux us\u00e9es entrantes est insuffisant ou difficilement biod\u00e9gradable, les op\u00e9rateurs peuvent envisager un apport externe en carbone. Ce donneur d\u2019\u00e9lectrons pour la d\u00e9nitrification constitue un intrant important du proc\u00e9d\u00e9. <\/p>\n Veillez \u00e0 ce que les zones anoxiques soient exemptes d\u2019exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne dissous, susceptible de d\u00e9tourner l\u2019activit\u00e9 microbienne de la r\u00e9duction des nitrates. L\u2019\u00e9volution de l\u2019oxyg\u00e8ne dissous et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (ORP) peut aider \u00e0 \u00e9valuer si les conditions sont propices \u00e0 la d\u00e9nitrification, mais il convient de les interpr\u00e9ter conjointement avec les donn\u00e9es relatives aux nitrates et au carbone. Dans les configurations modifi\u00e9es de Ludzack-Ettinger et de Bardenpho, le recyclage interne renvoie un bouillon de digestion riche en nitrates vers les zones anoxiques. Un recyclage insuffisant peut limiter l\u2019apport en nitrates. Un recyclage plus important n\u2019est pas automatiquement pr\u00e9f\u00e9rable s\u2019il transporte un exc\u00e8s d\u2019oxyg\u00e8ne ou s\u2019il sollicite excessivement le processus sur le plan hydraulique. <\/p>\n Pour r\u00e9pondre aux besoins sp\u00e9cifiques \u00e0 chaque site en mati\u00e8re de traitement, veuillez examiner les solutions de traitement des eaux us\u00e9es<\/a> propos\u00e9es par QM Environmental, en tenant compte des donn\u00e9es d’exploitation et des conclusions relatives \u00e0 la traitabilit\u00e9.<\/p>\n La stabilit\u00e9 du traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote d\u00e9pend du maintien des conditions dans une plage acceptable tant pour les bact\u00e9ries nitrifiantes que pour les bact\u00e9ries d\u00e9nitrifiantes. La temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et le temps de r\u00e9tention des solides (TRS) interagissent ; ainsi, une variation d\u2019un seul param\u00e8tre peut avoir une incidence sur l\u2019ensemble du processus. Les tendances observ\u00e9es au fil du temps sont plus utiles qu\u2019une simple mesure ponctuelle pour diagnostiquer une variation de performance. <\/p>\n Le froid ralentit la cin\u00e9tique microbienne, et les nitrificateurs sont particuli\u00e8rement vuln\u00e9rables car leur croissance est relativement lente. \u00c0 mesure que la temp\u00e9rature des eaux us\u00e9es baisse, l\u2019oxydation de l\u2019ammoniac peut ne plus suivre le rythme de la charge entrante. Avant de modifier vos proc\u00e9dures d\u2019exploitation, examinez le temps de r\u00e9tention des boues (SRT) et l\u2019inventaire des mati\u00e8res solides. Lorsque les conditions d\u2019exploitation le permettent, la r\u00e9duction de l\u2019\u00e9vacuation des boues peut permettre de conserver davantage de biomasse et de donner aux nitrificateurs plus de temps pour se d\u00e9velopper. Suivez conjointement les donn\u00e9es relatives \u00e0 l\u2019ammoniac, \u00e0 la temp\u00e9rature et aux mati\u00e8res solides afin de d\u00e9terminer si cet ajustement porte ses fruits. <\/p>\n MicroCat-DEN constitue une option de bioaugmentation \u00e0 envisager lorsque la d\u00e9nitrification n\u00e9cessite un soutien dans des conditions d’exploitation variables.<\/p>\n La pr\u00e9sence d’une DBO suffisante est essentielle \u00e0 une bonne d\u00e9nitrification. En cas de DBO insuffisante, envisagez l’utilisation d’un substrat organique tel que le QM-CarboBWB60 ou le QM-CarboBWB-ST-HC-C. Lors de l’\u00e9valuation des options, examinez les diff\u00e9rentes approches de traitement biologique des eaux us\u00e9es<\/a> en tenant compte des donn\u00e9es sp\u00e9cifiques au site. <\/p>\n La nitrification consomme l’alcalinit\u00e9. Si la capacit\u00e9 tampon est insuffisante, le pH peut baisser et entraver l’activit\u00e9 des bact\u00e9ries nitrifiantes. Des variations brusques du pH peuvent perturber la communaut\u00e9 microbienne, m\u00eame lorsque les valeurs moyennes semblent acceptables. Comparez les tendances du pH et de l’alcalinit\u00e9 aux performances en mati\u00e8re d’ammoniac, et v\u00e9rifiez si des changements au niveau des effluents entrants ou des ajustements du proc\u00e9d\u00e9 co\u00efncident avec une baisse. <\/p>\n La d\u00e9nitrification n\u00e9cessite des conditions anoxiques. Si un exc\u00e8s d’oxyg\u00e8ne dissous p\u00e9n\u00e8tre dans la zone anoxique, les d\u00e9nitrificateurs peuvent utiliser l’oxyg\u00e8ne \u00e0 la place du nitrate, ce qui r\u00e9duit les chances d’\u00e9limination des nitrates. V\u00e9rifiez la teneur en oxyg\u00e8ne dissous (OD) en des points repr\u00e9sentatifs de la zone et interpr\u00e9tez-la en tenant compte des concentrations en nitrate et du potentiel d\u2019oxydor\u00e9duction (POR). Le recyclage interne peut \u00e9galement acheminer de l\u2019oxyg\u00e8ne vers les zones anoxiques ; il convient donc d\u2019\u00e9valuer le fonctionnement du syst\u00e8me de recyclage plut\u00f4t que de supposer qu\u2019un d\u00e9bit plus \u00e9lev\u00e9 am\u00e9liorera l\u2019\u00e9limination. <\/p>\n Les effluents industriels peuvent introduire des inhibiteurs potentiels tels que les m\u00e9taux lourds, les ph\u00e9nols et les tensioactifs. Leurs effets d\u00e9pendent de la concentration, de l’exposition et de l’acclimatation de la biomasse. Un changement brusque de pH ou un choc toxique peut se traduire par une augmentation de la teneur en ammoniac dans l’effluent ; toutefois, veuillez v\u00e9rifier la cause \u00e0 l’aide des donn\u00e9es relatives aux effluents entrants et au processus avant de modifier le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT) ou l’a\u00e9ration. <\/p>\n Les eaux us\u00e9es laiti\u00e8res \u00e0 forte concentration peuvent \u00e9galement pr\u00e9senter des charges variables en mati\u00e8res organiques et en azote, ce qui met \u00e0 rude \u00e9preuve la capacit\u00e9 du proc\u00e9d\u00e9. L’\u00e9galisation et le suivi r\u00e9gulier des charges peuvent aider les op\u00e9rateurs \u00e0 identifier les pics et \u00e0 distinguer un probl\u00e8me de charge d’un ph\u00e9nom\u00e8ne d’inhibition. En cas d’instabilit\u00e9 persistante ou sp\u00e9cifique au site, des \u00e9tudes de traitabilit\u00e9 peuvent permettre d’\u00e9valuer les eaux us\u00e9es et d’orienter le choix d’une approche biologique adapt\u00e9e. <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Un r\u00e9sultat faible pour l’azote est un sympt\u00f4me, et non un diagnostic. Dans les syst\u00e8mes de traitement des eaux us\u00e9es par \u00e9limination biologique de l’azote, une augmentation de la concentration d’ammoniac dans l’effluent indique souvent un probl\u00e8me de nitrification, tandis qu’une concentration \u00e9lev\u00e9e en nitrates associ\u00e9e \u00e0 une faible concentration en ammoniac peut indiquer une d\u00e9nitrification incompl\u00e8te. V\u00e9rifiez la coh\u00e9rence de cette tendance par rapport aux charges d’entr\u00e9e et \u00e0 l’\u00e9volution du processus avant de modifier les points de consigne. Tenez compte des changements r\u00e9cents sur le site, tels qu\u2019une modification du d\u00e9bit due \u00e0 des intemp\u00e9ries, un rejet industriel ou un changement dans les pratiques d\u2019\u00e9vacuation des eaux us\u00e9es. <\/p>\n Proc\u00e9dez \u00e0 une v\u00e9rification \u00e9tape par \u00e9tape afin de cerner la cause :<\/p>\n Un signe d’alerte courant est l’augmentation de la concentration d’ammoniac dans les effluents alors que l’\u00e9limination de la DCO reste stable. Les organismes h\u00e9t\u00e9rotrophes peuvent continuer \u00e0 \u00e9liminer le carbone facilement biod\u00e9gradable m\u00eame lorsque la population de nitrificateurs, \u00e0 croissance plus lente, diminue. V\u00e9rifiez le temps de r\u00e9tention bact\u00e9rienne (SRT), la temp\u00e9rature, le pH, l\u2019alcalinit\u00e9, l\u2019oxyg\u00e8ne dissous (OD) et l\u2019historique des eaux d\u2019alimentation afin de distinguer un ph\u00e9nom\u00e8ne de \u00ab washout \u00bb d\u2019une inhibition ou d\u2019une limitation en oxyg\u00e8ne. Apr\u00e8s un orage ou un apport de substances toxiques, la bioaugmentation peut \u00eatre envisag\u00e9e dans le cadre de la remise en \u00e9tat, parall\u00e8lement \u00e0 des mesures visant \u00e0 \u00e9liminer ou \u00e0 ma\u00eetriser la cause du d\u00e9r\u00e8glement et \u00e0 surveiller la r\u00e9ponse en mati\u00e8re d\u2019ammoniac. <\/p>\nLe processus microbien en deux \u00e9tapes : la nitrification et la d\u00e9nitrification<\/h2>\n
\u00c9tape 1 : Nitrification, transformation de l’ammoniac en nitrate<\/h3>\n
\u00c9tape 2 : D\u00e9nitrification, transformation du nitrate en azote gazeux<\/h3>\n
Param\u00e8tres essentiels pour une \u00e9limination stable de l’azote<\/h2>\n
Temp\u00e9rature et SRT : gestion des variations saisonni\u00e8res<\/h3>\n
pH, alcalinit\u00e9 et oxyg\u00e8ne dissous<\/h3>\n
Chocs toxiques et charges industrielles variables<\/h3>\n
<\/div>\nD\u00e9pannage des d\u00e9faillances du BNR : plan d’action d’un ing\u00e9nieur<\/h2>\n
\n
R\u00e9tablissement apr\u00e8s un \u00ab washout \u00bb des bact\u00e9ries nitrifiantes<\/h3>\n