L’excès de phosphore total dans les effluents est l’un des problèmes les plus gênants des systèmes AAO. Lors du dépannage, les gens se demandent généralement : la source de carbone est-elle suffisante ? Les boues sont-elles en bon état ? Faut-il ajouter des produits chimiques pour éliminer le phosphore ?
Ces instructions sont toutes correctes, mais il existe une cause facilement négligée :-à long terme-aération excessive.
Il existe une perception courante dans l'industrie : plus l'aération est importante et plus la teneur en oxygène dissous (OD) est élevée, plus l'absorption aérobie du phosphore est vigoureuse et plus le système d'élimination du phosphore est stable. Ce n'est pas réellement le cas -une aération excessive peut discrètement affaiblir l'efficacité de l'élimination biologique du phosphore, ce qui en fait un « tueur invisible ». Cela ne provoquera pas l'effondrement immédiat du système, mais cela affaiblira progressivement la « vitalité » des bactéries accumulatrices de polyphosphates-, conduisant finalement à un phénomène particulièrement déroutant : la section anaérobie est normale, mais le phosphore total dans l'effluent continue de dépasser la norme.
I. Qu’est-ce que l’élimination biologique du phosphore exactement ?
Le processus AAO repose sur un type de bactéries appelées bactéries accumulatrices de polyphosphates- pour éliminer le phosphore. Ils effectuent deux processus alternés dans des environnements anaérobies et aérobies :
Stade anaérobie : les bactéries accumulatrices de polyphosphates (PAB) décomposent d'abord les polyphosphates dans leurs cellules, libérant les phosphates dans l'eau et gagnant de l'énergie. Ils utilisent ensuite cette énergie pour absorber les acides gras à chaîne courte- (tels que l'acide acétique) des eaux usées, les convertissant en PHB pour le stockage.
Stade aérobie : les PPB décomposent le PHB dans leurs cellules pour obtenir de l'énergie. Ils utilisent ensuite cette énergie pour absorber de grandes quantités de phosphates présents dans l’eau, synthétisant des polyphosphates et les stockant à nouveau dans leurs cellules.
Enfin, l'élimination du phosphore est obtenue grâce à l'élimination des boues : les PPB riches en phosphore-sont évacués du système par l'évacuation des boues en excès, éliminant ainsi le phosphore de l'eau.
Le point clé de l’ensemble du processus est clair : la quantité de PHB synthétisée au stade anaérobie détermine directement la quantité de phosphore qui peut être absorbée au stade aérobie. Des réserves suffisantes de PHB entraînent une absorption suffisante du phosphore ; des réserves insuffisantes de PHB réduisent la capacité d’absorption du phosphore.
II. Qu'est-ce qui est détruit par une aération excessive ?
Dans des conditions d'aération normales, l'oxygène dissous dans le réservoir aérobie est maintenu dans une plage raisonnable. Les PPB consommeront le PHB selon les besoins, en donnant la priorité à son utilisation pour l'absorption du phosphore, ce qui entraînera une élimination stable du phosphore.
Cependant, des problèmes surviennent lorsque l'aération est excessive et que l'oxygène dissous dans la zone aérobie reste élevé : lorsque l'oxygène dissous est trop élevé, les bactéries accumulatrices de polyphosphates (PAB) utilisent non seulement le PHB pour absorber le phosphore, mais consomment également une grande quantité de PHB pour « maintenir leur propre métabolisme de base ». C'est le phénomène le plus déroutant observé sur-site : le rejet de phosphore dans la zone anaérobie est tout à fait normal, mais le phosphore total dans l'effluent ne diminuera tout simplement pas.
La raison n'est en réalité pas compliquée : le processus de « stockage des aliments » dans la zone anaérobie n'est pas affecté, mais dans la zone aérobie, les PHB des PPA sont consommés de manière excessive, laissant une énergie insuffisante pour-l'absorption du phosphore à grande échelle. Incapables d’absorber le phosphore de l’eau, certains PPA libèrent même du phosphore dans le processus inverse, conduisant finalement à des niveaux excessifs de phosphate dans les effluents.
III. Cas réel : Aération incontrôlée, efficacité d’élimination du phosphore en chute libre
Un ensemble de données de mesure sur site-illustre clairement le problème : dans une station d'épuration des eaux usées, l'OD à l'avant du réservoir aérobie était contrôlé à environ 2 mg/L (dans une plage raisonnable), mais il n'y avait aucun contrôle spécifique à la fin, et une aération excessive faisait monter l'OD à plus de 5 mg/L.
En conséquence, la capacité d'élimination du phosphore du système s'est rapidement détériorée : les niveaux de phosphate des effluents sont passés d'un niveau normal de 0,37 mg/L à 5,7 mg/L ; le taux d’élimination biologique du phosphore a chuté, échouant presque complètement.
Plus tard, le personnel de maintenance a stabilisé l'oxygène dissous (OD) dans l'ensemble du réservoir aérobie à 2-3 mg/L, et le système s'est lentement rétabli. Après environ deux semaines de fonctionnement stable, les niveaux de phosphore des effluents ont chuté à 0,89 mg/L et l'efficacité d'élimination du phosphore est revenue à la valeur nominale.
La dégradation de l'élimination du phosphore causée par une aération excessive ne peut pas être réparée immédiatement après l'ajustement des paramètres.
Lorsque le PHB est consommé de manière excessive, les bactéries accumulatrices de polyphosphates-entrent dans un état de "respiration endogène"-elles commencent à décomposer leur propre matériel cellulaire pour survivre, endommageant ainsi l'activité globale de la communauté bactérienne. Pour rétablir une capacité stable d'élimination du phosphore, le système a besoin de suffisamment de temps pour que les bactéries accumulatrices de polyphosphates se reproduisent et réaccumulent le PHB. Ce processus prend généralement plusieurs jours à plusieurs semaines, selon l'étendue des dégâts. C'est également la principale raison pour laquelle de nombreuses usines ne voient pas de résultats après avoir ajusté l'aération.-ce n'est pas que les ajustements sont incorrects, mais que le moment n'est pas approprié.
IV. Ces 3 situations sont les plus susceptibles de provoquer une sur-aération inaperçue
1. Jours de pluie ou affluent à faible charge : lorsqu'il pleut ou que la quantité d'eaux usées industrielles est inférieure à la normale, la concentration de matière organique dans l'affluent diminue considérablement. Les boues consomment moins d’oxygène, le niveau d’oxygène requis est donc également plus faible. Si le taux d'aération reste le même, l'oxygène sera inutilisé, provoquant une augmentation continue de l'oxygène dissous (OD) et épuisant le PHB des bactéries accumulatrices de polyphosphates-. Si le taux d'aération n'est pas ajusté rapidement après la diminution de la charge d'affluent et qu'une aération élevée est maintenue pendant une période prolongée, cet effet de « grenouille bouillante » de sur-aération est le plus insidieux. L’efficacité de l’élimination du phosphore peut diminuer lentement sur plusieurs mois jusqu’à dépasser soudainement la norme.
2. Se concentrer uniquement sur l'avant, négliger l'arrière : De nombreuses usines n'installent des sondes OD qu'à l'avant du réservoir aérobie. Ils se sentent rassurés lorsque l'OD à l'avant semble normal, mais une sur-aération se produit fréquemment dans les compartiments arrière. En réalité, lorsque le taux d’aération global est trop élevé, c’est à l’arrière du réservoir aérobie que l’OD est le plus susceptible d’être élevée, et c’est également là que le PHB est « finalement épuisé ».
V. Suggestions pratiques
1. Changez l'habitude de « plus l'aération est élevée, mieux c'est »
Le niveau d'oxygène dissous (OD) recommandé dans le réservoir aérobie se situe entre 2 et 3 mg/L et évitez de dépasser 4 mg/L pendant des périodes prolongées. Portez une attention particulière à l'oxygène dissous à l'extrémité du réservoir aérobie, et pas seulement au niveau en amont.
2. Réduire de manière proactive l'aération pendant les périodes de faible-charge
En cas de pluie ou de faible concentration d'affluent, réduisez immédiatement le taux d'aération pour maintenir la réserve de PHB de bactéries accumulatrices de polyphosphates-.
3. Adoptez une approche alternative lors de l’analyse d’un excès de phosphore total
Si la libération de phosphore au stade anaérobie est normale, mais que le phosphore de l'effluent est encore élevé, vérifier l'aération excessive. Vérifier également le temps de rétention du décanteur secondaire, l'OD entraîné par le reflux, l'excès d'azote nitrique et l'évacuation suffisante des boues. N'ajoutez pas immédiatement de grandes quantités de produits chimiques d'élimination du phosphore- cela augmente les coûts et peut masquer le véritable problème.
4. Soyez patient après avoir ajusté DO
Après avoir confirmé qu'une aération excessive provoque une détérioration de l'élimination du phosphore, réduisez le niveau d'OD et laissez le système prendre un certain temps. Des ajustements fréquents des paramètres peuvent en fait choquer la communauté bactérienne à plusieurs reprises, ralentissant ainsi sa récupération.
5. Empêcher le « reflux d'oxygène » Si l'eau à haute teneur en -OD du réservoir aérobie pénètre dans le réservoir anaérobie ou anoxique via la recirculation des boues ou la recirculation de liqueur mixte, cela perturbera l'environnement anaérobie et affectera directement la synthèse du PHB par les bactéries accumulant des polyphosphates-. Le système de recirculation devrait idéalement avoir une zone tampon anoxique ou contrôler le taux de recirculation pour réduire l’introduction d’oxygène.
En fin de compte, la clé de l'élimination biologique du phosphore AAO n'est pas d'augmenter considérablement l'aération ou simplement d'ajouter des sources de carbone, mais plutôt de maintenir l'équilibre du « compte énergétique » du PHB pour les bactéries accumulatrices de polyphosphates.
Une aération insuffisante entraîne une absorption insuffisante du phosphore ; une aération excessive épuise prématurément les « dépôts » de polyphosphates-accumulés par les bactéries, réduisant considérablement, voire éliminant l'efficacité de l'élimination biologique du phosphore. Pour le fonctionnement et la maintenance, le contrôle de l’oxygène dissous dans le réservoir aérobie est primordial. Lorsque les niveaux de phosphore total dépassent la norme, il est souvent plus efficace d’envisager plusieurs couches et de prendre des mesures supplémentaires que d’ajuster aveuglément les paramètres ou d’ajouter des produits chimiques.
Remarque : PHB est l'abréviation d'acide poly- -hydroxybutyrique, qui est une substance de stockage d'énergie dans les bactéries polyphosphates.