Les rejets massifs d'azote et de phosphore peuvent entraîner l'eutrophisation des plans d'eau.

Les rejets massifs d'azote et de phosphore peuvent entraîner l'eutrophisation des plans d'eau.La Chine utilise l'azote d'ammoniac et le phosphore total comme indicateurs d'évaluation importants pour évaluer l'effet de traitement des stations d'épuration des eaux uséesÀ l'heure actuelle, le traitement des eaux usées repose principalement surdénitrification biologique, qui convertit l'azote dans les eaux usées en gaz azoté inoffensif par nitrification aérobie et dénitrification anoxique.

L'azote total désigne la teneur en azote des particules solubles et en suspension, y compris l'azote inorganique tel que NO3, NO2 et NH4+, et l'azote organique tel que les acides aminés, les protéines,et amines organiquesLa dénitrification biologique consiste tout d'abord à convertir l'azote organique en azote ammonique par ammonification dans un environnement anaérobie.Ce processus est facile à réaliser et peut être effectué dans la plupart des installations de traitementEnsuite, dans un environnement aérobique, l'azote d'ammoniac est converti en nitrate d'azote par nitrification.L'azote nitraté est converti en gaz ammoniac par dénitrification, qui s'échappe de l'eau.

Les principaux procédés de dénitrification comprennent:procédés de boues activées(A2O, fossé d'oxydation, SBR, etc.) et procédés de biofilmage (filtres biologiques, réservoirs d'oxydation de contact biologique, disques tournants biologiques, etc.),qui ont de bons effets d'élimination de l'azote dans les eaux usées, mais présentent certaines limites et complexités en termes de processus et de fonctionnement.

Le procédé A2O, ou procédé des boues activées anaérobies-anoxiques-aérobies, implique que les eaux usées traversent trois zones fonctionnelles distinctes: anaérobies, anoxiques,et aérobie où différentes communautés microbiennes éliminent la matière organiqueLe procédé A2O est le procédé le plus simple d'élimination simultanée du phosphore et de l'azote, caractérisé par un temps de rétention hydraulique total court.Dans des conditions anaérobies alternéesDans des conditions anaxiques et aérobes, il inhibe la croissance des bactéries filamenteuses, surmonte le gonflement des boues et atteint généralement une viscosité des boues inférieure à 100.Cela facilite la séparation des eaux usées traitées des bouesLes sections anaérobies et anoxiques ne nécessitent qu'une légère agitation pendant le fonctionnement, ce qui entraîne de faibles coûts d'exploitation.

Les avantages:Ce procédé est le plus simple pour l'élimination simultanée de l'azote et du phosphore, avec un temps de rétention hydraulique total réduit et une surface totale réduite;dans des conditions de fonctionnement alternant anaérobie et aérobie, les bactéries filamenteuses ne peuvent pas proliférer en grandes quantités et il n'y a pas de boues en vrac; la boue a une forte concentration de phosphore et un effet fertilisant élevé;aucun produit chimique n'est nécessaire pendant le fonctionnement, il suffit de remuer doucement et le coût d'exploitation est faible.

Les inconvénients:Il est difficile d'améliorer davantage l'efficacité de l'élimination du phosphore, la croissance des boues a une certaine limite et n'est pas facile à améliorer; l'efficacité de l'élimination de l'azote est également difficile d'améliorer davantage,le volume de circulation interne ne doit pas être trop élevé, sinon cela augmentera les coûts d'exploitation; une certaine concentration d'oxygène dissous doit être maintenue dans le réservoir de sédimentation, le temps de résidence doit être réduit,et la concentration dissoute ne doit pas être trop élevée pour empêcher la circulation du liquide mélangé d'interférer avec le réacteur.

Les fosses d'oxydation, également appelées réacteurs à circulation continue, sont une modification et un développement du procédé conventionnel des boues activées et une forme spéciale d'aération prolongée.

Ses principales fonctions sont de fournir de l'oxygène; assurer que la boue activée est en suspension, permettant un mélange complet et le contact entre les eaux usées, l'air et la boue;et conduire l'eau à circuler le long du réservoir à un certain débit (pas moins de 0.25 m/s), ce qui est essentiel pour maintenir la fonction de purification du fossé d'oxydation.Efficacité élevée d'élimination du phosphore et de l'azote, stabilisation facile des boues, faible consommation d'énergie et facilité de contrôle automatisé.

Cependant, dans le fonctionnement réel, une série de problèmes persistent, tels que le gonflement des boues, la mousse, la flottation des boues, le débit inégale et le dépôt des boues.

Le procédé de la boue activée intermittente, ou procédé SBR en abrégé, a un cycle de fonctionnement qui peut être divisé en cinq étapes: l'influent, la réaction, la sédimentation, l'effluent et le ralenti.Ce processus intégré se caractérise par sa simplicitéComme il n'y a qu'un réservoir de réaction, il n'est pas nécessaire d'avoir un réservoir de sédimentation secondaire, de boues de retour et d'équipements connexes.un réservoir de sédimentation primaire peut être omis.

Caractéristiques:Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire d'installer un réservoir de compensation; la valeur de SVI est faible, il est facile de s'y déposer et le bouillonnement des boues ne se produit généralement pas;les réactions d'élimination du phosphore et de l'azote sont effectuées en ajustant le mode de fonctionnement; le degré d'automatisation est élevé; lorsqu'il est effectué correctement, l'effet du traitement est meilleur que celui du traitement continu; l'investissement unitaire est relativement faible; l'empreinte est importante;mais le volume de l'eau traitée est faible.

Les problèmes:Les procédés d'oxydation des fosses nécessitent de grandes surfaces de réservoirs, ce qui entraîne des coûts d'infrastructure élevés; les processus de retour des boues et de sédimentation sont complexes et énergivores,les rendant difficiles à réaliser pour les petites installations ordinaires de traitement des eaux usées et impropres à la retrofit de ces installationsLe procédé SBR nécessite des décanteurs de haute précision pour assurer la qualité des effluents, et un réservoir de compensation ultérieur est nécessaire pour réguler le débit des effluents, ce qui impose des exigences élevées en matière d'automatisation.

Les filtres biologiques nécessitent une grande surface, et les porteurs fixes dans les réservoirs d'oxydation de contact biologique sont difficiles à construire et à entretenir; ils sont également sujets à l'obstruction,posant des défis importants au fonctionnement stable à long terme des stations d'épuration des eaux uséesEn revanche, les disques rotatifs biologiques gèrent des volumes d'eaux usées plus faibles et sont plus adaptés aux stations d'épuration des eaux usées ayant une capacité d'épuration plus réduite.

Le procédé MBBRest développé sur la base de filtres biologiques et de procédés biologiques de lit fluidisé.il surmonte les problèmes de blocage de l'emballage et de consommation d'énergie élevée du rétrolavage qui sont souvent rencontrés dans les processus de biofilm, ainsi que les problèmes de perte de boues dans les procédés de boues activées, rendant son effet de traitement biologique plus efficace.

Les porteurs de MBBR sont fabriqués à partir de matériaux polymères qui incorporent divers oligo-éléments qui favorisent l'attachement et la croissance rapides des microbes.ce qui donne lieu à des supports présentant des avantages tels qu'une grande surface spécifique, bonne hydrophilie, activité biologique élevée, formation rapide de biofilm, bon effet de traitement et longue durée de vie.

Les microorganismes peuvent s'attacher largement au support MBBR, ce qui entraîne une augmentation significative de la biomasse dans le système de traitement biologique tout en maintenant une concentration constante de boues.Cela conduit à une amélioration correspondante de la capacité et de l'efficacité du système de traitement.Lorsque le biofilm attaché au support MBBR atteint une certaine épaisseur, il crée un gradient d'oxygène dissous.résultant en des zones anoxiques à l'intérieur du support dans le réservoir aérobique. Cela permet aux bactéries dénitrifiantes d'effectuer la dénitrification à l'intérieur du support, c'est-à-dire la dénitrification et la dénitrification simultanées.permettant une bonne capacité d'élimination de l'azote même à des ratios carbone/azote plus faibles.

Les transporteurs de MBBR ont tous une densité inférieure à 1 et, après la formation du biofilm, leur densité est similaire à celle de l'eau, ce qui leur permet de rester en suspension dans l'eau.l'aération combinée au remuage est utilisée pour fluidifier les supports dans l'eau, formant une fluidisation en trois phases gaz-liquide-solide, ce qui améliore le contact entre les phases gaz, liquide et porteur,amélioration significative de l'efficacité de l'utilisation de l'oxygène et réduction efficace du volume d'aération et de la consommation d'énergie.

Le procédé MBBR ne nécessite que l'ajout d'un additif spécifique et l'installation d'un écran porteur en plus du procédé de traitement biologique existant.Il permet d'améliorer la capacité d'élimination de l'azote sans construire d'infrastructures étenduesElle montre des perspectives de développement prometteuses dans le domaine de la modernisation et de la modernisation des stations de traitement des eaux usées.

Les procédés de dénitrification traditionnels oxydent le NH4+ en NO2-, puis en NO3-. Les agents actifs sont les bactéries oxydantes des nitrites et les bactéries nitrifiantes, collectivement appelées bactéries nitrifiantes.Les conclusions suivantes peuvent être tirées:: l'oxydation des nitrites produit plus d'énergie que la nitrification, d'où sa vitesse de réaction plus rapide; l'oxydation des nitrites génère une grande quantité d'H+, abaissant le pH du système,alors que la nitrification n'a aucun effet sur le pH du système; le rapport aérobie entre oxydation des nitrites et nitrification est de 3:1; les bactéries oxydantes des nitrites et les bactéries nitrifieuses ont des caractéristiques physiologiques largement similaires, mais les bactéries oxydantes des nitrites ont une durée de vie plus courte et une croissance plus rapide,Ils sont ainsi mieux à même de s'adapter aux charges de choc et aux conditions environnementales défavorables.

Lorsque les bactéries nitrifiantes sont inhibées, le NO2 s'accumule.La dénitrification peut commencer à partir de nitrates ou de nitrites.Cependant, la conversion répétée du NO2 au NO3 et du NO3 au NO2 consomme plus d'oxygène dissous et de sources de carbone organique.ce processus de conversion est contrôlé de manière à ce que tout ou la majeure partie du NH4+ soit converti en NO2- au lieu de NO3-La dénitrification se produit directement à partir du NO2­, ce processus est appelé dénitrification-dénitrification de raccourci.la nitrification-dénitrification à court terme a été réalisée dans de nombreux réacteurs.

Comparativement aux procédés de dénitrification traditionnels, la dénitrification-nitrification à raccourci présente les avantages suivants.

1. Économies d'énergie:Au cours de la phase de nitrification, l'approvisionnement en oxygène est réduit de près de 25%, ce qui réduit la consommation d'énergie;
2. Économise une source de carbone externe:Le procédé de dénitrification du NO2 au N2 réduit la source de carbone organique de 40% par rapport au procédé du NO3 au N2.
3. Il peut raccourcir le temps de rétention hydraulique:Dans un environnement riche en ammoniac, le taux de nitrification du NH4+ et le taux de dénitrification du NO2- sont plus rapides que le taux d'oxydation du NO2- et le taux de dénitrification du NO3-.le temps de rétention hydraulique peut être réduit et le volume du réacteur peut être réduit en conséquence.
4. Réduction de la production de bouesLe coefficient de rendement apparent des bactéries oxydantes des nitrites est de 0,04 à 0,13 gVSS/gN, le coefficient de rendement apparent des bactéries nitrifieuses est de 0,02 à 0,07 gVSS/gN,et les coefficients de rendement apparents des bactéries dénitrifieuses de NO2 et des bactéries dénitrifieuses de NO3 sont de 0.345 gVSS/gN et 0.765 gVSS/gN, respectivement. Par conséquent, la production de boues peut être réduite de 24 à 33% lors de la nitrification et de la dénitrification à coupé et de 50% lors de la dénitrification.

Les problèmes:Les procédés de nitrification-dénitrification à raccourci (SCD) sont actuellement en phase de recherche, avec des applications techniques pratiques limitées.En raison de la difficulté de contrôler des facteurs tels que la température et le pH pendant la phase de SCD, des technologies de détection en ligne et de contrôle flou plus sophistiquées sont nécessaires pour obtenir des processus SCD stables et élargir leur application.

Anaerobic ammonia oxidation is a biological reaction process in which anaerobic ammonia-oxidizing bacteria use nitrite as an electron acceptor to oxidize ammonia nitrogen into nitrogen gas under anaerobic conditionsCette réaction a généralement des exigences relativement sévères sur les conditions extérieures (pH, température, oxygène dissous, etc.),mais parce qu'il ne nécessite pas la participation de l'oxygène et de la matière organique, sa recherche et son développement de processus sont d'une importance pour le développement durable.

Le traitement anaérobie de l'azote d'ammoniac implique généralement un procédé de nitrification à court terme de pré-traitement pour convertir une partie de l'azote d'ammoniac dans les eaux usées en nitrite.Il existe déjà des exemples d'application réussie dans le traitement des eaux usées des cokeries et des lixiviats des décharges..

L'oxydation anaérobie de l'ammonium est une réaction microbienne qui produit du gaz azoté.la matière organique exogène est éliminée, réduire les coûts d'exploitation et prévenir la pollution secondaire; l'oxygène est utilisé efficacement, ce qui réduit la consommation d'énergie de l'approvisionnement en oxygène;et parce qu'une partie de l'ammoniac participe directement à l'oxydation anaérobie de l'ammoniac sans subir de nitrification, la production d'acide est réduite et la production d'alcali est nulle, ce qui réduit la quantité de réactifs chimiques nécessaires à la neutralisation, réduit les coûts d'exploitation et atténue la pollution secondaire.

Ce procédé élimine les solides en suspension (SS), la demande d'oxygène chimique (COD) et le BOD, et effectue la nitrification, la dénitrification, l'élimination du phosphore et l'AOX (une substance nocive).Il est caractérisé par l'intégration de l'oxydation biologique et de l'interception des solides en suspension., évitant le besoin d'un réservoir de sédimentation ultérieur (réservoir de sédimentation secondaire).nécessite moins d'investissements dans les infrastructures, produit une bonne qualité des effluents, a une faible consommation d'énergie de fonctionnement et économise des coûts d'exploitation.

Le BAF est un réacteur à biofilm de troisième génération qui présente non seulement les avantages de la technologie de biofilm,mais joue également un rôle efficace dans la filtration spatiale en utilisant des milieux filtrants spéciaux et une conception appropriée de la distribution du gaz.

Caractéristiques technologiques:

1. Le débit air-eau est horizontal et vers le haut, ce qui assure une excellente uniformité de l'air et de l'eau, empêche la formation de bulles d'air et le blocage de la couche du filtre.et entraîne une utilisation élevée de l'oxygène et une faible consommation d'énergie.
2. Contrairement à la filtration par débit vers le bas, la filtration par débit vers le haut maintient des conditions de pression positive sur toute la hauteur du lit de filtration,qui peuvent mieux éviter la formation de canalisations ou de courts-circuits, évitant ainsi les pièges à air qui pourraient affecter le processus de filtration en formant des canaux.
3. Le débit ascendant crée des conditions de poussée semi-colonne favorables pour le processus, assurant la stabilité et l'efficacité à long terme du processus BAF même avec des taux et des charges de filtration élevés.
4. L'utilisation d'un flux d'air horizontal vers le haut permet une meilleure utilisation de l'espace de filtration.entraînant une charge élevée et une matière solide uniforme dans le réservoir de filtre, ce qui prolonge le cycle de rétrolavage et réduit le temps de nettoyage ainsi que la quantité d'air et d'eau utilisée pendant le nettoyage.
5. L'effet de coupe des milieux filtrants sur les bulles d'air prolonge le temps de résidence des bulles d'air dans le lit filtrant, améliorant ainsi l'utilisation de l'oxygène.
6. En raison de l'excellente capacité d'interception des boues du filtre, il n'est pas nécessaire d'installer un réservoir de sédimentation secondaire après le BAF.