Application de la nitrification dénitrification dans le traitement des eaux usées

2- Les procédés a biomasse fixée

Afin d'augmenter l'activité spécifique de la biomasse, la formation d'un biofilm à l'intérieur du réacteur est apparue comme une solution intéressante. Le principe repose sur l'utilisation de la capacité naturelle des micro-organismes, à se fixer sur un support solide et à former une matrice de polymères biologiques. Parmi les réacteurs à cultures fixées, on distingue plusieurs catégories : le lit bactérien, les biodisques, procédés anciens aux performances modestes et enfin les réacteurs à lit mobile. Les lits fixes actuellement utilisés dans le traitement azoté des eaux usées .Malgré une phase de colonisation parfois très lente (60 à 100 jours), les procédés à biofilm Permettent une excellente rétention de biomasse et une concentration en biomasse élevée. Par ailleurs, des études ont montré une sensibilité moindre aux faibles températures (Tanaka et al., 1996) et aux agents inhibiteurs (Hunik et al., 1992).

A- Le iftre a ruisseffement ou fit bacterien

C'est le système à cellules immobilisées le plus largement utilisé. Dans ce type de réacteur, la biomasse est fixée sur un support solide circulaire surmonté d'un distributeur rotatif. L'effluent à traiter est introduit par le haut et s'écoule par gravité sur le lit bactérien (Figure 7). Les matériaux supports ont tout d'abord été constitués de gros morceaux de pierre avec une surface relative assez limitée. Dorénavant des supports en plastique à faible densité (polystyrène) sont couramment utilisés et offrent des surfaces relatives importantes .L'injection d'air pour la nitrification se fait par le fond du lit (Andersson et al., 1994).

Figure 7 : Schéma de la filière lit bactérien

L'azote des eaux usées admises sur un lit bactérien est dégradé par ruissellement sur un matériau inerte, traditionnel ou « plastique », colonisé par un biofilm. Ce biofilm est composé d'une pellicule superficielle aérobie de faible épaisseur, riche en bactéries provenant de l'influent et d'une pellicule plus profonde anaérobie qui tend à s'épaissir.

L'élimination de l'azote s'effectue essentiellement via les processus d'assimilation par les bactéries et la nitrification.

B. Lits d'infiltration-percolation sur sable

Dans les lits d'infiltration-percolation, la biomasse épuratrice est fixée sur les grains de sable et localisée principalement dans les trentes premiers centimètres du massif filtrant.

Afin de préserver un équilibre fragile entre l'efficacité de traitement, le maintien d'une conductivité hydraulique suffisante au regard de la finesse du matériau et les risques d'engorgement biologique, des périodes de non alimentation doivent être ménagées. Pour ce faire, une station est normalement constituée de trois massifs filtrants en parallèle, dont un seul est alimenté pendant trois ou quatre jours .Alors que les deux autres sont au repos pour une semaine. L'oxydation des composés azotés se déroule sous deux formes :

Nitrification directe de l'azote ammoniacal au cours de la migration dans le massif tant que l'aération le permet localement.

Nitrification décalée de l'azote réduit préalablement absorbé sur le biofilm qui s'opère progressivement pendant la phase de repos.

Elle se traduit par un important lessivage de nitrates avec l'eau des premières bâchées, dont la concentration peut largement excéder la teneur moyenne des eaux usées en azote réduit.

Enfin de phase d'alimentation, une dénitrification conjointe peut se produire simultanément dans des zones du massif filtrant devenues anoxiques, sans qu'il soit cependant aisé de la quantifier.

Figure 8 : Schéma de la filière Lits d'infiltration-percolation sur sable

La contrainte majeure garantissant le bon fonctionnement d'une station par lits d'infiltration percolation est l'alternance des phases d'alimentation et de repos qui doit normalement s'opérer deux fois par semaine. Il est essentiel, en effet, pour que le processus de nitrification ait lieu, que le massif soit correctement oxygéné et par conséquent ressuyé pendant la période de repos.

Matériels et Méthodes

MATERIEL ET METHODES

MATERIEL ET METHODES

Cette étude consiste à analyser la qualité physico-chimique des eaux usées brutes et traitées par un réacteur biologique à lit bactérien fixé. Les paramètres analysés sont : nitrates, ammonium, azote total Kjeldahl et la matière organique biodégradable.

DETERMINATION DE LA DEMANDE BIOCHIMIQUE EN OXYGENE DBO₅

L'eau usée analysée à différentes dilutions et après ensemencement bactérien, elle est maintenu en incubation soit dans des flacons de Winkler, pendant 120 heures à la température de 20°C et dans l'obscurité. Le résultat exprimé en mg d'O2/L traduit la quantité d'oxygène consommée par les microorganismes pour dégrader la matière organique biodégradable contenue dans l'eau à analysée.

DOSAGE DE L'AZOTE KJELDAHL (NKT)

Dans un bloc de minéralisation, l'azote organique est transformé en azote ammoniacal à l'aide d'une digestion à l'acide sulfurique en présence d'un catalyseur (sulfate de cuivre, sulfate de potassium). L'ammoniaque, déplacée par une base forte, est distillé puis on dose l'ammoniaque par acidimétrie après distillation et les résultats sont exprimés en mg/L.

DOSAGE DE L'AMMONIUM NH4 ~

Après filtration, le dosage de l'azote ammoniacal en mg/L selon la méthode colorimétrique au réactif de Nessler.

DOSAGE DES NITRATES NO₃

Après filtration, dosage des nitrates exprimés en mg/L par la méthode colorimétrique au salicylate de sodium.