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

tel-00001890, version 1 - 30 Oct 2002
I.1 - Nitrification en boues activées – Paramètres clés
• réchauffement par les réactions biologiques : 0.5 à 2°C ;
• abaissement de la température jusqu’à 5°C lors de l’évacuation de l’eau provenant de
la fonte des neiges par le réseau d’assainissement (Funamizu et Takakuwa, 1994;
Oleszkiewicz et Berquist, 1988).
En revanche, la transmission d’énergie mécanique et les précipitations (pluie, neige en
surface) ont un impact peu significatif. Leur contribution au réchauffement ou au
refroidissement de la boue activée est inférieure à 0.2°C.
Au Danemark, la mise en place de protection contre l’exposition au vent permet un
dimensionnement des installations pour une température de 9°C au lieu de 7°C, ce qui
permet un gain de réacteur biologique de 25 % (la Cour Jansen et al., 1992).
I.1.3.1.1.3 Impact de la durée d’application des faibles températures
La durée d’application de conditions défavorables au maintien de la biomasse nitrifiante joue
un rôle décisif sur son maintien au sein des systèmes de traitement car ces conditions
compromettent son renouvellement. Si l’abaissement de température est de courte durée (un
à deux jours), seule la vitesse de nitrification diminue sans aucun impact sur le maintien de
la biomasse nitrifiante du fait du temps de séjour élevé de la biomasse (Harremoës et al.,
1998). Lorsque la réduction de température est maintenue pendant plusieurs jours, la
biomasse est conservée à condition que l’âge de boue soit supérieur à l’âge de boue
minimum. Si ce n’est pas le cas, la biomasse nitrifiante disparaît.
I.1.3.1.2 Limite de charge massique applicable
Les valeurs de charges massiques que l’on rencontre dans la littérature sont exprimées dans
des unités très différentes suivant les auteurs. On la trouve exprimée en kgDCO.(kgMVS.j) -1
ou bien en kgDBO.(kgMES.j) -1 . Cette hétérogénéité des unités rend difficile leur comparaison
et ne permet en aucun cas d’en dégager une valeur limite précise en kgDBO5.(kgMVS.j) -1 .
Une nitrification poussée se maintien jusqu’à une température de 4°C à condition d’appliquer
une charge massique inférieure à 0.05 g DCO/g MVS.j (McCartney et Oleszkiewicz, 1990). A
10°C, la nitrification est réalisable avec un rendement élevé lorsqu’un âge de boue supérieur
à 10 jours est appliqué (calcul effectué sur la masse de boue contenue dans le bassin
d’aération) (Choi et al., 1998). Pour le garantir, la charge massique doit être limitée à
0.3 kg DCO.(kg MVS.j) -1 (McCartney et Oleszkiewicz, 1990) ou bien, exprimée différemment,
à 0.07 kg DBO.(kg MES.j) -1 (Burica et al., 1996).
On pourra remarquer que la valeur guide de 0.10 kg DBO5.(kg MVS.j) -1 utilisée pour un
dimensionnement conventionnel en France (Tableau I-3) est très voisine des valeurs de
charges proposées par McCartney (1990) et Burica (1996). On les retrouve
approximativement en utilisant les valeurs classiques des ratios DCO/DBO ≈ 2.5 et
MVS/MES ≈ 70 % pour les eaux usées domestiques.
La facilité de calcul et d’utilisation de la charge massique en ont fait le paramètre essentiel
de dimensionnement des installations boues activées traitant l’azote. L’approche théorique et
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