Ce guide préconise des ajustements progressifs à petite échelle-en fonction de la qualité et de la quantité des influents, de l'état des boues biochimiques et des normes en matière d'effluents. Les modifications drastiques des paramètres sont strictement interdites. Il est conçu pour une mise en œuvre pratique par le personnel opérationnel de première ligne gérant les processus A²/O et leurs variantes.
I. Établir les conditions de base (condition préalable à l'optimisation)
Créez un journal des paramètres principaux : DCO influente, DBO₅, NH₃‑N, TN, TP, pH et débit ; zone biochimique DO, MLSS, SV30, SVI, azote nitrique et alcalinité ; effluents de clarificateur secondaire SS et autres indicateurs de qualité des effluents.
Évaluer la biodégradabilité des influents : DBO/DCO > 0,3 indique une bonne biodégradabilité ; 0,2 à 0,3 est la moyenne ; < 0,2 indique une mauvaise biodégradabilité (privilégier le prétraitement ou les sources de carbone supplémentaires).
Calculez le temps de rétention des boues (SRT). Normes municipales typiques : 12 à 20 jours pour les processus d'élimination de l'azote et du phosphore ; 10 à 15 jours pour l'élimination de l'azote uniquement ; évitez un SRT excessif pour les processus axés sur l'-élimination du phosphore-, car des SRT longs peuvent entraîner l'échec de l'élimination biologique du phosphore.
L'optimisation des processus ne consiste pas à ajuster les vannes en fonction de l'intuition ; tous les ajustements doivent être basés sur les données-. Observez le système pendant 1 à 2 cycles de boues après chaque changement avant de procéder à d'autres réglages.
II. Optimisation du processus d'élimination de l'azote (azote ammoniacal et contrôle du TN)
L'azote ammoniacal dépasse les limites (nitrification insuffisante)
Vérifiez l'OD dans la zone aérobie : maintenir à 2–3 mg/L ; inspecter les diffuseurs d'aération obstrués dans les zones mal aérées (zones mortes);
Assurez-vous que le SRT n'est pas trop court ; pendant les saisons froides, augmenter de manière appropriée le MLSS et prolonger le SRT ;
La nitrification consomme de l'alcalinité ; si l'alcalinité des effluents descend en dessous de 70 à 100 mg/L, compléter avec un alcali (carbonate de sodium/bicarbonate de sodium) ;
Choc inhibiteur : les substances toxiques présentes dans l'affluent peuvent inhiber les bactéries nitrifiantes, provoquant un pic soudain d'azote ammoniacal ; donner la priorité au contrôle de l’affluent et augmenter la capacité tampon du réservoir d’égalisation si nécessaire. Azote total excessif (TN) (mauvaise dénitrification)
Contrôler strictement l'oxygène dissous (OD) dans la zone anoxique pour<0.5 mg/L and prevent oxygen from the aerobic zone from entering the anoxic zone. Do not increase the internal recirculation rate without limit; the typical ratio is 100–200%. An excessively high recirculation rate carries dissolved oxygen into the zone, thereby disrupting denitrification.
Évaluez les sources de carbone de l’eau brute : si DBO/TN > 4–5, la source de carbone est suffisante ; un dosage externe de carbone n'est nécessaire que si ce rapport est faible.
Surveiller l'azote nitrique dans le réservoir anoxique et doser les sources de carbone au besoin ; éviter le surdosage pour éviter un rebond de DCO des effluents.
Vérifiez le débit de recirculation externe pour empêcher l'introduction d'oxygène via la recirculation de la liqueur nitrifiée du clarificateur secondaire.
III. Optimisation du processus d'élimination du phosphore (contrôle TP ; synergie biologique-chimique)
Noyau de l'élimination biologique du phosphore : maintenir l'OD < 0,2 mg/L dans la zone anaérobie pour assurer la libération du phosphore par les-organismes accumulateurs de phosphore (OPA) ; gérer correctement le gaspillage des boues pour éliminer le phosphore du système via les boues activées usées. Évitez un vieillissement excessif des boues, car les PAO se détérioreront avec le temps.
Minimiser l'introduction d'azote nitrique dans la zone anaérobie ; l'azote nitrate consomme des sources de carbone, annulant directement l'efficacité de l'élimination biologique du phosphore.
Si l’élimination biologique du phosphore ne répond pas aux normes même si elle atteint sa limite, lancez l’élimination chimique du phosphore. Donner la priorité au post-dosage et effectuer des tests sur banc-à grande échelle pour déterminer le dosage optimal ; un surdosage augmente la production de boues et augmente les effluents en matières en suspension (MES).
IV. Optimisation du système de boues activées (MLSS, SV30, SVI)
MLSS : Généralement 3 000 à 4 000 mg/L pour les eaux usées municipales. Augmentez de manière appropriée pour les charges d'influence élevées. Ne pas maintenir des concentrations élevées de boues lorsque les charges d'affluent sont faibles ; sinon, une respiration endogène excessive se produit, entraînant un vieillissement des boues.
SV30/SVI : Le SVI optimal est de 70 à 150 mL/g.
SVI > 150 : Gonflement des boues. Pour le gonflement filamenteux : réduisez le choc de l'OD, contrôlez la faible charge d'affluent et augmentez le gaspillage des boues.
SVI < 50 : Les boues sont fragmentées et vieillies (couleur noire, faible activité) ; réduire le gaspillage des boues et augmenter la charge organique. Couleur des boues : Jaune-brun ou jaune terreux indique des conditions normales (décantation rapide, surnageant clair) ; le noircissement et les odeurs nauséabondes indiquent généralement des conditions anoxiques ou anaérobies ; une accumulation excessive de mousse suggère la présence de tensioactifs ou un vieillissement des boues.
Principe de gaspillage des boues : jetez les boues en petites quantités fréquemment plutôt qu'en grandes quantités à la fois pour éviter l'effondrement du système.
V. Contrôle zonal précis-de l'oxygène dissous (OD)
Zone anaérobie : OD < 0,2 mg/L ; l'aération est strictement interdite.
Zone anoxique : OD < 0,5 mg/L.
Zone aérobie : 2 à 3 mg/L à l’extrémité d’entrée, 1,5 à 2,0 mg/L à l’extrémité de sortie ; il n’est pas nécessaire de maintenir une DO élevée dans toute la zone.
Une OD excessive dans la zone aérobie augmente la consommation d'énergie, introduit une OD élevée dans les zones anoxiques/anaérobies (perturbant l'élimination de l'azote et du phosphore) et accélère la consommation de sources de carbone. Utilisez des entraînements à fréquence variable (VFD) sur les soufflantes pour ajuster dynamiquement l'aération en fonction de la charge influente et des variations de débit diurne.
VI. Optimisation du processus de clarification secondaire pour éviter le lessivage des boues et les MES élevées des effluents
Chargement hydraulique des gouvernes ; surveiller les risques de débordement lors de brusques crues de débit.
Remédier aux taux de décantation anormaux des boues en ajustant en temps opportun le MLSS ; empêcher le voile de boues dans le clarificateur secondaire de monter trop haut.
Maintenir un taux de retour externe raisonnable (50 à 100 %) : augmenter le taux de retour si le lit de boues est trop élevé, et le diminuer si le lit de boues est trop faible.
Inspection de routine : si de l'écume de surface ou de gros morceaux de flocs flottent à la surface, recherchez les causes telles que le gonflement des boues ou les boues flottantes induites par la dénitrification- (où l'azote gazeux provenant de la dénitrification soulève les boues).
En cas de boues flottantes induites par la dénitrification : réduisez le temps de séjour des boues dans le clarificateur secondaire, augmentez le taux de retour externe et optimisez la dénitrification anoxique en amont.
VII. Traiter les plans d’urgence pour les chocs influents
Choc pH : Si le pH de l'affluent < 6 ou > 9, donner la priorité au tamponnage dans le réservoir d'égalisation ; la plage de pH optimale pour les boues est de 6,5 à 8,5.
Choc de charge- élevé : en cas de pics de DCO influente, n'augmentez pas aveuglément l'aération ; donner la priorité au maintien des environnements anoxiques/anaérobies pour prévenir la toxicité des boues ; diluer l’influent ou réduire le volume d’afflux si nécessaire. Influent à faible-charge : pendant les jours de pluie ou les périodes de faible débit, réduisez le débit du MLSS et du ventilateur pour éviter la sur-oxydation et le vieillissement des boues.
VIII. Idées fausses courantes
Dosage agressif des sources de carbone lorsque le TN est élevé, sans vérifier la zone anoxique DO ou le transfert d'oxygène-de la recirculation interne ;
Augmenter aveuglément l'aération lorsque l'azote ammoniacal-est élevé, tout en ignorant une alcalinité insuffisante ou un âge inadéquat des boues ;
S'efforcer d'obtenir un MLSS élevé et ne pas gaspiller les boues pendant des périodes prolongées, ce qui entraîne un vieillissement des boues et une perte d'efficacité d'élimination du phosphore ;
Maintenir une OD uniformément élevée dans tout le réservoir sans zonage, entraînant la perte des fonctions anaérobies et anoxiques ;
Apporter des changements drastiques aux paramètres d'un seul coup, laissant le système de boues incapable de s'adapter et provoquant des fluctuations des indicateurs de performance.
IX. Étapes opérationnelles standard pour l’optimisation des processus
Recueillir des données complètes sur la qualité de l'eau et les boues pour identifier le paramètre anormal spécifique ;
Déterminez si le problème provient des caractéristiques des affluents, des conditions des boues ou des paramètres opérationnels ;
Apportez de petits ajustements à un seul paramètre ; ne modifiez pas plusieurs variables simultanément ;
Observer le système pendant 1 à 2 cycles de boues et enregistrer les changements dans les indicateurs de performance ;
Procédez à d’autres ajustements uniquement si les résultats ne sont pas satisfaisants.
Conclusion : La condition préalable à l’optimisation des processus est de maintenir une conformité stable des effluents ; les efforts d’optimisation doivent équilibrer la consommation d’énergie et de produits chimiques pour atteindre le double objectif de conformité réglementaire et de réduction des coûts.
