Analyse et optimisation du traitement de l'azote par boues activées à ...

tel-00001890, version 1 - 30 Oct 2002
Introduction
L’expérience acquise depuis dix ans par le Cemagref tend à montrer que limiter la charge
massique à une telle valeur intègre un coefficient de sécurité. Réputée nécessaire pour
respecter des contraintes réglementaires toujours plus sévères même dans le cas de
conditions contraignantes de fonctionnement (basse température, variations de la charge et
de la composition de l’eau à traiter), cette sécurité conduit cependant à un dimensionnement
excessif des bassins d’épuration. En plus d’accroître les coûts de construction et
d’exploitation, il ne semble pas favoriser l’usage maximum des ressources de traitement.
L’objectif principal de ce travail de thèse est donc de rechercher les limites de mise en
œuvre de la nitrification en boues activées afin d’aboutir éventuellement à une réduction
raisonnée du dimensionnement des installations tout en permettant un traitement poussé de
l’azote en conditions contraignantes de température et de charges. Dans ce but, nous avons
approfondi le fonctionnement du procédé selon deux axes de recherche :
• Progression dans l’identification et la compréhension du rôle des paramètres régissant
le potentiel de nitrification. Une étude des facteurs régissant la concentration en
biomasse autotrophe a été nécessaire car ce sont les caractéristiques cinétiques de
cette biomasse qui implicitement déterminent le dimensionnement ;
• Recherche des conditions limites d’une élimination poussée de l’azote en boues
activées : charge massique maximale acceptable en régime permanent et amplitude
de variation applicable en régime dynamique en lien avec l’objectif de qualité du rejet
et la contrainte de température.
Dans ce but, nous avons mis en œuvre une double démarche expérimentale et numérique.
Les paramètres régissant les performances de nitrification ont été étudiés en conditions
expérimentales contrôlées maintenues pendant des périodes de fonctionnement de longue
durée. Les résultats obtenus ont permis de réévaluer les paramètres cinétiques clés du
modèle Activated Sludge Model n°1 (ASM1) pour qu’il représente au mieux le
fonctionnement du système réel. Incontournable pour lever les contraintes matérielles
imposées par l’expérimentation, son utilisation permet d’aboutir à une meilleure
compréhension de l’interdépendance des facteurs régissant la vitesse de nitrification et de
dégager les limites de fonctionnement garantissant une élimination optimale de l’azote.
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