À l'heure actuelle, « l'azote » est un sujet important qui ne peut être évité dans l'industrie du traitement des eaux usées. De nombreux exploitants de stations d'épuration accordent la plus grande attention à l'azote, bien plus élevé que la DCO et le phosphore, car son élimination est la plus difficile. Pendant le processus d'exploitation, ils surveillent quotidiennement ces indicateurs d'azote : azote ammoniacal, azote total, azote nitrate et azote nitrite.
Mais si on nous demande soudainement : combien de types d’azote y a-t-il dans les eaux usées ? Quelle est leur relation ?
Beaucoup de gens peuvent en fait être surpris pendant un moment. La plupart des gens n'ont qu'une bonne compréhension de « l'azote ammoniacal, l'azote total » et ne comprennent pas clairement la relation entre les autres types d'azote. Énumérez les indicateurs d'azote avec lesquels nous pouvons entrer en contact dans le traitement des eaux usées, notamment l'azote ammoniacal, l'azote total, l'azote organique, l'azote inorganique, l'azote nitrate, l'azote nitrite et l'azote Kjeldahl,
Avec autant d’indicateurs d’azote, les relations entre qui interagit avec qui, qui interagit avec qui et qui inclut qui sont complexes. En fait, l’azote n’est pas une simple substance présente dans les eaux usées, mais un système familial en constante évolution. Si le traitement des eaux usées est considéré comme un voyage, l'azote contenu dans les eaux usées connaît également sa propre « vie ». Aujourd’hui, dans cet article, nous allons trier les relations complexes impliquées.
L'azote présent dans les eaux usées peut en fait être divisé en deux catégories
D'un point de vue général, l'azote présent dans les eaux usées est principalement divisé en deux catégories :
azote organique
azote inorganique
Comprendre ces deux types d’azote est la première étape pour comprendre les formes d’azote présentes dans les eaux usées.
Parlons d’abord de l’azote organique. En termes simples, l'azote organique est l'azote caché dans la matière organique.
Par exemple
protéine
acide aminé
urée
amine organique
Composés peptidiques
Composés nitrés
Ces substances sont très courantes dans les eaux usées domestiques, les eaux usées alimentaires et les eaux usées de l’aquaculture.
Par exemple, un morceau de viande, un bol de restes de riz, de l’eau de lavage des légumes et des excréments humains contiennent tous une grande quantité d’azote organique.
Et un autre type est : l’azote inorganique
Il existe trois formes principales d’azote inorganique dans les eaux usées :
azote ammoniacal
Azote nitrite
Azote nitré
Ces trois types d’azote sont les formes les plus essentielles dans le processus de traitement des eaux usées. Bien souvent, les indicateurs que nous testons sont en réalité centrés sur ces trois types d’azote.
L'azote organique : la « forme primitive » de l'azote
Au début de son entrée dans la station d’épuration, la majeure partie de l’azote est en réalité de l’azote organique.
Parce que les eaux usées domestiques elles-mêmes sont remplies de divers composés organiques.
Ces composés organiques azotés ne seront pas directement éliminés, ils subiront d'abord un processus : l'ammonification.
En termes simples, les micro-organismes décomposent la matière organique.
Au cours de ce processus, des substances telles que les protéines et les acides aminés sont progressivement dégradées, libérant finalement une substance très familière : l’azote ammoniacal. Par conséquent, dans les systèmes de traitement des eaux usées, il est courant de constater une situation dans laquelle l’azote ammoniacal ne diminue pas mais augmente au contraire. De nombreux opérateurs novices seront très nerveux lorsqu'ils verront ces données, pensant que le système a un problème. En fait, c'est inutile, parfois simplement parce que l'azote organique présent dans le système est en train d'être décomposé.
En d’autres termes, l’azote organique se transforme en azote ammoniacal. ,
Azote ammoniacal (NH ∝ - N) : l'indicateur le plus connu des stations d'épuration
Si l’azote présent dans les eaux usées a un « protagoniste », il doit s’agir de l’azote ammoniacal. Car presque toutes les stations d’épuration se concentreront sur cet indicateur. L’azote ammoniacal est important pour deux raisons.
L’une des raisons est que cela a un impact important sur l’environnement. Une fois entré dans l’eau, l’azote ammoniacal consomme une grande quantité d’oxygène dissous et peut également être toxique pour les poissons.
Une autre raison est que l’azote ammoniacal est le point de départ de la réaction de dénitrification.
Dans les systèmes de traitement biologique, l’azote ammoniacal est utilisé par un type spécial de bactéries appelées bactéries nitrifiantes.
Dans des conditions aérobies, les bactéries nitrifiantes oxyderont progressivement l’azote ammoniacal. Cependant, ce processus ne s’effectue pas en une seule étape. Mais c'est un processus en deux-étapes.
Azote nitrite (NO ₂⁻ - N) : la "station intermédiaire" dans le processus de dénitrification
Le premier produit de l’oxydation de l’azote ammoniacal est l’azote nitrique, qui est en fait instable dans de nombreuses stations d’épuration des eaux usées. Car une fois formé, il continue généralement à s’oxyder rapidement.
Mais dans certains cas, l’azote nitrique peut augmenter soudainement.
Par exemple
Le système de nitrification est impacté
Oxygène dissous insuffisant
changement de température
Âge des boues instable
À ce stade, l’azote nitrite peut s’accumuler dans le système.
L'azote nitrique a une particularité : il est plus toxique que l'azote ammoniacal.
Une concentration trop élevée peut non seulement affecter les micro-organismes, mais également avoir un impact sur la qualité des effluents.
De nombreux opérateurs se sentent nerveux lorsqu’ils constatent une augmentation de l’azote nitrite.
Azote nitrique (NO ∝⁻ - N) : la dernière étape de la dénitrification
Dans la deuxième étape de la réaction de nitrification, l’azote nitrite continuera à être oxydé.
Formation finale : azote nitrate
Ce processus nécessite également de l’oxygène et la participation d’un autre type de bactéries.
Lorsque le système fonctionne de manière stable, la majeure partie de l’azote ammoniacal finira par se transformer en azote nitrate.
Mais l’affaire n’est pas encore terminée. Si cela s’arrête ici, l’azote restera toujours dans l’eau.
La station d’épuration a donc encore besoin d’une étape supplémentaire : la dénitrification.
Dans des conditions hypoxiques, les bactéries dénitrifiantes réduisent progressivement l’azote nitrique.
Générer enfin un gaz : l'azote
L'azote sera libéré de l'eau et retournera dans l'air.
À ce stade, l’azote est véritablement éliminé.
L'azote total (TN) est en fait un vaste ensemble de la famille de l'azote.
Dans le système de surveillance en ligne avant traitement des eaux usées, la surveillance de l'azote total est désormais un élément fixe qui ne peut pas être frappé par la foudre, ce qui indique son importance. De nombreuses personnes peuvent se sentir un peu abstraites lorsqu’elles rencontrent cet indicateur pour la première fois. C'est en fait assez facile à comprendre. L'azote total est la somme de toutes les formes d'azote :
azote organique
azote ammoniacal
Azote nitrite
Azote nitré
Ensemble, ils constituent la teneur totale en azote de l'eau. Parfois, l’azote ammoniacal dans un système est déjà très faible, mais l’azote total reste élevé.
La raison en est souvent que l’azote nitrate n’a pas été davantage éliminé. C’est également la raison pour laquelle de nombreuses stations d’épuration doivent installer des systèmes de dénitrification.
De l’azote organique à l’azote : un voyage complet
Si le processus de modification de l’azote dans les eaux usées était tracé comme un itinéraire, il ressemblerait à peu près à ce qui suit :
Cette voie est en fait ce que nous appelons souvent le processus de dénitrification biologique.
Un chemin apparemment simple, mais derrière lui se cache un projet complexe réalisé par d'innombrables micro-organismes travaillant ensemble.
Chaque étape nécessite des conditions environnementales adaptées.
oxygène dissous
température
source de carbone
Âge des boues
Ces facteurs affecteront tous ce « voyage de l’azote ».
En conclusion
Dans le traitement des eaux usées, « l’azote » n’est pas un simple indicateur. Il s'agit plutôt d'une chaîne en constante évolution.
De l’azote de la matière organique, à l’azote ammoniacal, puis à l’azote nitrate, et enfin à l’azote gazeux retournant dans l’air.
L’ensemble du processus est en réalité un cycle dominé par les microbiens.
Lorsque nous comprenons réellement ces différentes formes d’azote, il devient plus facile de comprendre de nombreux phénomènes dans les systèmes de traitement des eaux usées.
Par exemple
Pourquoi l'azote ammoniacal augmente-t-il soudainement
Pourquoi les nitrites s'accumulent-ils
Pourquoi l'azote total est-il toujours difficile de respecter la norme
Les réponses à de nombreux problèmes opérationnels sont en réalité cachées dans ces « changements d’azote ».