Série – L’élimination des métaux des eaux usées
décembre 18, 2024Série – L’élimination des métaux des eaux usées
décembre 18, 2024Méthodes d’élimination de l’azote dans le traitement des eaux usées
Les eaux usées non traitées contiennent de l’azote qui doit être traité pour éviter les excès dans l’environnement. Avec le phosphore, l’excès d’azote peut causer l’eutrophisation de l’eau, ce qui provoque une croissance accélérée de la vie végétale, une diminution des niveaux d’oxygène et la mort de tous les autres organismes présents dans la masse d’eau.
L’azote peut se trouver dans les eaux usées sous différentes formes1:
- azote organique (Norg)
- azote ammoniacal total (AAT)
- ion ammonium (NH4+), nitrate (NO3-), nitrite (NO2-)
Il existe des traitements biologiques et chimiques que l’on peut utiliser afin de satisfaire aux normes d’azote imposées sur les effluents des usines de traitement d’eaux usées.
Les systèmes d’élimination biologique de l’azote comportent généralement une étape de nitrification et une étape de dénitrification. La nitrification est définie par l’oxydation de l’ammoniac afin de générer des nitrites et des nitrates à l’aide de bactéries qui oxydent l’ammonium et de bactéries qui oxydent les nitrites, également connues sous le nom de bactéries Nitrosomonas et Nitrobacter. Les réactions de nitritation et de nitratation sont présentées respectivement par les équations 1 et 2, décrites ci-dessous :
| NH4++1.5 O2 → NO2– + H2O + 2H+ | (éq.1) |
| NO2– + 0.5 O2 → NO3– | (éq.2) |
La dénitrification est nécessaire lorsque l’azote ammoniacal total doit être éliminé des eaux usées. La réduction des nitrates en azote gazeux est possible dans un environnement anoxique dans lequel des bactéries hétérotrophes, telles que les pseudomonas, peuvent utiliser les nitrates produits lors du processus de nitrification comme accepteurs d’électrons.
La réaction de dénitrification est décrite ci-dessous :
| 2 NO3– + 10e– + 12 H+ → N2 + 6 H2O | (éq.3) |
L’étape de dénitrification peut être effectuée avant ou après la nitrification. Un dernier procédé, appelé la nitrification partielle / anammox, est utilisé pour traiter les eaux usées fortement contaminées par l’azote ammoniacal1. Une nitrification partielle nécessite moins d’oxygène qu’une nitrification complète et l’anammox convertit par anaérobiose le reste de l’azote ammoniacal et le nitrite en azote gazeux. Ce processus est avantageux si on cherche à réduire la consommation d’oxygène, les composés organiques et la production de boues, tant que les paramètres de contrôle et les facteurs externes sont sous un contrôle constant.
La nitrification et la dénitrification nécessitent des conditions optimales afin de stimuler les bactéries appropriées pour susciter les réactions appropriées. Les paramètres clés de ces processus sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Tableau 1. Les paramètres clés pour un environnement optimal pour la croissance de bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes1.
| Paramètres | Nitrification | Dénitrification |
| Plage de pH | 6,5 – 8 | 6,5 – 7,5 |
| Concentration d’oxygène dissous | 2 mg O2/L | Moins de 1 mg/L est nécessaire
Moins de 0,1 mg/L est préférable |
| Température | de 30 °C à 35 °C | Inefficace si inférieur à 15 °C |
| Mode de respiration | Aérobie | Anaérobie |
| Mode de nutrition | Autotrophe | Hétérotrophe |
L’ammoniac peut également être oxydé par le chlore pour former de l’azote gazeux par chloration au point de remontée2. Ce procédé chimique représente une désinfection chimique avec du chlore ou d’autres composés chlorés, tel que l’hypochlorite de sodium, l’hypochlorite de calcium ou le dioxyde de chlore. Même si ce processus peut à lui seul oxyder tout l’ammoniac présent dans les effluents des usines de traitement d’eaux usées, il présente de nombreux inconvénients, tel qu’énuméré dans le tableau ci-dessous.
Tableau 2. Inconvénients de l’utilisation de la chloration au point de remontée pour éliminer l’azote des eaux usées2.
| Inconvénients | Descriptions |
| Formation et accumulation d’acide | L’HCl se forme pendant le procédé de la chloration au point de remontée et réagit avec l’alcalinité des eaux usées, ce qui engendre une baisse du pH. |
| Accumulation du total des solides en suspension (TSS) | L’ajout de produits chimiques pour atteindre la chloration au point de remontée crée un excès du TSS qui peut empêcher toute réutilisation possible. |
| Formation de composés organochlorés indésirables | La formation de sous-produits indésirables modifie la courbe de chloration et pourrait engendrer des problèmes d’odeur. |
Ces inconvénients sont quelques-uns parmi d’autres qui pourraient survenir par le fait que ce procédé chimique est complexe à contrôler. Par conséquent, la chloration au point de remontée n’est utilisée dans aucune industrie et les traitements biologiques restent les plus efficaces et les plus répandus.
Grâce à l’expertise technique d’Aquasan en matière de traitement des eaux usées, nous pouvons vous aider à optimiser tous les paramètres de contrôle significatifs qui pourraient affectent le procédé biologique d’élimination de l’azote sur site. Notre objectif est de vous offrir les meilleurs services qui permettront d’améliorer votre procédé actuel et de vous aider à atteindre vos objectifs.
Sources:
2 Wastewater Engineering – Treatment and Reuse – Metcalf & Eddy (4th Edition)
