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nitrification, dénitrification, etc. - Hach France · PDF fileparamètres de l’azote que l’on peut obtenir un fonctionnement plus stable, et donc plus économique, de son installation

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  • Paramtres de lazote : nitrification, dnitrification, etc.

    RAPPORT DAPPLICATIONANALYSE DE LABORATOIRE & ANALYSE EN CONTINU ELEMENTS NUTRITIFSCOMPOSES AZOTES

    Une part importante du traitement des eaux uses vise liminer les com-

    poss azots. Afin de respecter les concentrations en sortie imposes par la

    lgislation, la nitrification et la dnitrification doivent tre contrles de

    faon optimale. Cest ce moment que la chimie analytique entre en jeu. En

    effet, ce nest que grce des mesures cibles et compltes des diffrents

    paramtres de lazote que lon peut obtenir un fonctionnement plus stable, et

    donc plus conomique, de son installation. Le plus efficace est de combiner

    analyses en laboratoire (tests en cuve) et techniques de mesures de

    process (capteurs en ligne) au niveau de points de mesure pertinents, pen-

    dant et aprs le processus de traitement des eaux uses.

    Auteur :Petra Ptz- Ingnieur diplm en chimie- Utilisation des produits de

    laboratoire HACH LANGE

    Azote total(TN)

    Azote Kjeldahl

    total(NTK)

    Azote anorganique

    total(Nanorg)

    Azote organique

    (Norg)

    Azote ammoniacal

    (NH4-N)

    Azote nitrate(NO3-N)

    Azote nitrite (NO2-N)

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    Traitement des eaux uses : limination de lazote

    somme des composs azots inorga-niques sert de base au paiement de la taxe sur les eaux uses.

    Elimination de lazoteLes eaux qui arrivent dans une station dpuration contiennent majoritairement de lazote organique (carbamide, albu-mine, etc.) et de lazote ammoniacal. Le rapport prcis entre les deux paramtres dpend entre autres de la longueur du rseau de canaux, car cest l que com-mence la transformation de lazote orga-nique en NH4-N. Dans la station dpura-tion, lammonification se poursuit jusqu ce que lazote lentre du bassin des boues actives se prsente principale-ment sous forme de NH4-N.

    NitrificationLors du traitement biologique des eaux uses, le NH4-N est transform en NO2-N puis en NO3-N grce lapport doxy-gne. Cependant, les microorganismes responsables de la nitrification (Nitroso-monas et Nitrobacter) sont trs fragiles. Ils ont besoin de tempratures constantes (jamais infrieures 12 C), dun rapport C/N/P favorable et dune alimentation en oxygne suffisante. Lge des boues doit

    Contexte lgalLes composs azots ont des effets dif-frents sur les eaux uses :

    Azote organique : abaisse considrable-ment la concentration en oxygne

    NH4+ : abaisse la concentration en oxygne, toxique pour les poissons lorsque le pH est suprieur 8 NO3- : favorise leutrophisation NO2- : trs toxique pour les poissons

    Les lgislateurs ont donc fix certains seuils quant la teneur en composs azots des eaux uses dverses dans les eaux stagnantes. Conformment la directive europenne 91/271/CEE relative au traitement des eaux urbaines rsiduaires, la limite est fixe 15 ou 10mg dazote total par litre (en fonction de la taille de la station dpuration) ou une rduction minimum de 7080% des composs azots par rapport leur concentration lentre de la station. Les diffrents Etats membres de lUnion Europenne imposent gnralement des exigences supplmentaires. LAlle magne applique par exemple les exi gences mini-males de la directive-cadre sur le traite-ment des eaux uses pour les paramtres NH4-N et azote anorganique. En outre, la

    Fig. 3 : sonde NITRATAX sc pour la surveillance en continu de lazote nitrate et le contrle de la nitrification

    Fig. 1 : idal pour ltablissement du bilan et le suivi des paramtres en sortie : tests en cuve LATON pour dterminer lazote total (TN)

    Fig. 2 : spectrophotomtre pour une valuation prcise des tests en cuve LANGE (pour lanalyse de lazote, par exemple)

    AZOTE_CONTEXTE

    www.hach-lange.com

    Fig. 4 : processus de dcomposition lors de llimination de lazote

    Composs azots organiques (carbamide, albumine, etc.)

    Azote ammoniacal NH4-N

    Azote nitrate NO3-N

    Azote nitrite NO2-N

    Hydrolyse et ammonification

    Nitrosomonas + oxygne

    Nitrobacter + oxygne

    Azote nitrate NO3-N

    Azote nitrite NO2-N

    NO, N2O

    Azote lmentaire N2

    NO, N2O rductase - oxygne

    Nitrite rductase - oxygne

    Nitrate rductase - oxygne

    Nitrification (arobie) Dnitrification (anarobie)

    DOC040.77.10015.Oct12_N-Parameter.indd 2DOC040.77.10015.Oct12_N-Parameter.indd 2 04.01.13 16:0804.01.13 16:08

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    Tableau 1 : aperu des diffrents paramtres de lazote et de leurs possibilits de dtermination

    tre adapt la lente croissance des nitrifiants. Si la nitri fication sinterrompt, le processus mettra plusieurs jours se stabiliser.

    DnitrificationDans des conditions anoxiques, la trans-formation du NO3-N en azote lmen taire seffectue via les produits interm diaires NO2-N et NO/N2O. La dnitrification a lieu avant (en amont), pendant (simultanment) ou aprs (en aval, rarement) la purification biologique. Pour cette tape, il est important de disposer dune quantit suffisante de carbone (majoritairement du mthanol) facilement dgradable. Il ne doit rester aucune trace doxygne dissous.

    Bibliographie- HACH LANGE Rapport dapplication

    Mesure en continu pour le traitement de lazote et du phosphore , fvrier 2008, DOC043.77.30007.Feb08.

    - HACH LANGE Rapport dapplication Proportions optimales en lments nutritifs pour le traitement des eaux uses , mars 2008, DOC040.77.10005.Mar08.

    - Directive europenne du 21 mai1991 relative au traitement des eaux ur baines rsiduaires (91/271/CEE)

    Fig. 5 : sonde slective dions avec technologie CARTRICAL innovante, pour une surveillance stable et continue de la teneur en azote ammo-niacal.

    Composs azots Formule Prparation des chantillons

    Tests en cuve Appareils Points de mesure, pertinence

    Azote organique Norg Homognisation, dissolution

    Arrive dans la station d'puration, transforma-tion en NH4-N lors du processus de traitement

    Azote ammoniacal NH4-N Filtration LCK302LCK303LCK304LCK305

    AISE sc AN-ISE sc AMTAX sc

    Arrive dans la station d'puration, bassin de boues actives, sortie de la station d'pura-tion, contrle de la nitrification/dnitrification, contrle du respect des seuils

    Nitrate d'azote NO3-N Filtration LCK339LCK340

    NISE scAN-ISE scNITRATAX sc

    Bassin de boues actives, sortie de la station d'puration, contrle de la nitrification/dnitrifi-cation, contrle du respect des seuils

    Nitrite d'azote NO2-N Filtration LCK341LCK342LCK541

    Bassin de boues actives, sortie de la station d'puration, relative instabilit des produits intermdiaires lors de la nitrification/dnitrifica-tion, contrle du respect des seuils

    Azote anorganique (= NH4-N + NO3-N + NO2-N)

    Nanorg (souvent dsign dans la lgislation sous le terme dazote total ou d'azote-global, ce qui peut prter confusion)

    Filtration LCK302/303/304/305 + LCK339/340 + LCK341/342/541

    Sortie de la station d'puration, contrle du respect des seuils, paramtre pertinent pour le paiement de la taxe sur les eaux uses

    Azote Kjeldahl = Norg + NH4-N

    NKT Homognisation, dissolution

    Arrive dans la station d'puration, tablisse-ment du bilan

    Azote total(= Norg + NH4-N +NO3-N + NO2-N)

    TN Homognisation, dissolution

    LCK138LCK238LCK338

    Arrive dans la station d'puration, sortie de la station d'puration, tablissement du bilan, contrle du respect des seuils conformment la directive europenne

    Important : dans le cadre de lanalyse des eaux uses, les concentrations sont toujours exprimes sous la forme de la teneur en azote. Les rsultats sont donc prsents en xx-N (facteur de conversion : NH4-N 1,3 = NH4+ / NO3-N 4,4 = NO3- / NO2-N 3,3 = NO2-).

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  • TN

    TN, TKN, NH4-N

    NH4-N, NO3-N, NO2-N

    TN, Nanorg (NH4-N + NO3-N + NO2-N), NH4-N

    Elimination de lazote : une fiabilit optimale grce une analyse optimale

    AZOTE_ANALYSE DES EAUX USEES

    Une limination plus efficace et plus co-nomique de lazote nest possible que grce des mesures rgulires et cibles des diffrents paramtres de lazote : en ligne grce aux capteurs de pro-cess (NH4-N, NO3-N) et en laboratoire grce au systme de tests en cuve LANGE (NH4-N, NO3-N, NO2-N, TN).En cas de modifications apportes lins-tallation ou de concentrations va riables larrive dans la station dpuration, il est ncessaire de procder un contrle ren-forc, dans la mesure o les microorga-nismes ne sadaptent que trs lentement de nouvelles conditions. Cela sapplique particulirement aux nitrifiants fragiles. Le processus biologique peut mettre plu-sieurs jours sadapter et assurer de nouveau une dcomposition optimale. Le mme dlai peut galement sappliquer lorsquun incident vient perturber le pro-cessus biologique : des pics trs levs larrive en station peuvent trs srieuse-ment affecter les microorganismes des boues actives, ce qui en trane un pro-cessus de nitrification beaucoup plus long.

    La stabilit et le respect des limites autori-ses pour les eaux uses quittant la sta-tion dpuration sont assurs par une charge uniforme du systme de purifica-tion biologique. Un contrle prcis (ana-lyses) des diffrents processus de dcomposition de lazote est donc ncessaire afin de dtecter rapidement la prsence dlments ayant une incidence ngative sur le rseau de canaux, la charge de la station ou le droulement du processus de traitement. Des contre-mesures peuvent ainsi tre prises imm-diatement, pour viter toute cons quence grave sur le processus biologique.

    Points de mesure type des paramtres de lazote :

    Arrive dans la station d

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