Facteurs influençant la nitrification et la dénitrification

La nitrification et la dénitrification dans le traitement des eaux usées permettent de retirer l’azote ammoniacal qui est l’une des causes de l’eutrophisation des cours d’eau avec le phosphore. Comme toutes réactions, certaines conditions d’opération sont nécessaires à respecter afin de les optimiser.

La nitrification

L’une des conditions à vérifier pour la nitrification est le pH des eaux usées. En effet, le pH optimal est situé à 7,5. C’est à ce pH que l’azote est le plus facilement accessible pour les différents microorganismes qui participent à la nitrification. En dehors de cette plage, la vitesse de réaction peut grandement diminuer. Par exemple, le taux de réaction à un pH de 6 est d’environ 10% à 20% du taux de réaction à un pH de 7. La réaction de nitrification peut même être complètement inhibée si le pH descend en dessous de 5,5. Il est important de ne pas descendre en dessous d’un pH de 7,5 puisqu’il y a une consommation de l’alcalinité lors de la réaction d’oxydation de l’ammoniac en nitrite. En revanche, si le pH est trop élevé, la réaction d’oxydation du nitrite en nitrate est moins efficace.

La température est aussi un facteur qui influence la nitrification. Idéalement, la température idéale se situe entre 28 et 32°C. Puisque la nitrification se fait à l’aide de microorganismes, la température des eaux usées ne doit pas descendre en bas de 4°C ou monter en haut de 45°C. C’est en dehors de cette plage température qu’il y a ralentissement marqué de la réaction puisque les microorganismes commencent à ralentir.

Un facteur très important à prendre en compte est la présence d’oxygène dissous dans l’eau. Puisque les microorganismes participant à la nitrification sont aérobies, soit qu’elles aient besoin d’oxygène pour vivre, il faut que la concentration en oxygène dissous soit d’environ 3 mg/L afin d’obtenir des taux de réaction optimaux. En dessous de 1,5 mg/L, le taux de nitrification diminue grandement jusqu’à être complètement inhibé pour un OD de 0,5 mg/L.

Les microorganismes sont sensibles à plusieurs contaminants chimiques qui peuvent être présents dans les eaux usées. Pour n’en nommer que quelques-uns, on retrouve des solvants chimiques, des amines, des phénols, des éthers et des métaux. Par exemple, il ne faut qu’une concentration de 0,1 mg/L de cuivre pour inhiber la nitrification. Ces contaminants peuvent causer une diminution de la vitesse de réaction des microorganismes, mais peuvent aussi tuer ces microorganismes si la concentration devient trop importante. Il est donc important de vérifier s’il y a présence de contaminants toxiques pour les microorganismes dans les eaux à traiter.

La dénitrification

La dénitrification, contrairement à la nitrification, n’est pas vraiment affectée par le pH. Bien que le pH optimal pour la dénitrification soit situé entre 7 et 8, le taux de réaction ne fait que légèrement diminué si le pH des eaux usées ne se situe pas dans cette plage comme il y a production de bicarbonate, un agent alcalin, lors de la réaction de dénitrification.

Comme pour la nitrification, la dénitrification utilise des microorganismes afin de réduire le nitrate en azote gazeux. Ces microorganismes, comme ceux utilisé pour la nitrification, ont une plage optimale de température entre 28 et 32°C et ralentissent significativement pour une température excédant 45°C et en dessous de 4°C.

La présence d’oxygène dissous est aussi un facteur important pour la dénitrification. Comme les microorganismes qui participent à la dénitrification sont anaérobies, soit qu’elles vivent dans un environnement sans oxygène, la présence d’oxygène est nuisible pour ces microorganismes. L’oxygène dissous dans l’eau peut donc ralentir, et même inhiber la dénitrification. Une concentration de 0,2 mg/L d’oxygène dissous peut inhiber la réaction de dénitrification. Toutefois, une nitrification/dénitrification peut être accomplie dans un système de type hybride, permettant la présence de sites aérobies et anaérobies dans le même environnement.

Chez Aquasan, nous nous spécialisons dans le traitement des eaux usées et nous pouvons vous conseiller sur les coagulants et les polymères les plus pertinents à utiliser pour votre traitement. Nous apportons un savoir-faire et des solutions créatives afin d’optimiser vos processus de nitrification et de dénitrification.