Rapport air-sur-eau : rapport entre le volume total d'aération et le volume d'eaux usées traitées, généralement mesuré en m³ d'air/m³ d'eaux usées. Il s'agit du paramètre de contrôle le plus critique pour l'aération dans les réservoirs de traitement biologique, affectant directement l'oxygène dissous (OD), la nitrification, la consommation d'énergie, la décantation des boues et le moussage/flottage. Le rapport air-sur-eau est une valeur de référence ; le contrôle final doit être basé sur les indicateurs d'OD dans-réservoir, de l'état des boues et des effluents.
I. Le rapport air-/-eau n'est pas une valeur fixe ; quatre principaux facteurs d’influence :
1. Qualité de l’eau influente
Azote ammoniacal et DBO entrants élevés : le rapport air-/-eau doit être augmenté pour garantir la nitrification.
Faible concentration d'affluent (dilution pendant la saison des pluies) : le rapport air-sur-eau doit être réduit pour éviter un OD excessif, un vieillissement des boues et une formation de mousse.
2. Concentration des boues (MLSS)
Un MLSS plus élevé signifie une plus grande consommation totale d’oxygène ; le rapport air-sur-eau doit être augmenté pour le même volume d'eau. Un faible MLSS nécessite une réduction appropriée de l’aération.
3. Température de l'eau
Basse température de l'eau (hiver) : l'efficacité du transfert d'oxygène diminue, l'activité des bactéries nitrifiantes se détériore, nécessitant une augmentation de 20 %-40 % du rapport air-/eau pour le même effet ; en été, il peut être réduit de manière appropriée.
4. Efficacité des équipements d’aération
Les disques/tuyaux d'aération microporeux ont une utilisation élevée de l'oxygène, permettant un rapport air-/-eau plus faible ; les tuyaux perforés plus anciens ont une faible efficacité d'aération, nécessitant un rapport air-/-eau nettement plus élevé. Si la tête d'aération est obstruée, même un rapport air -/-eau apparent élevé n'entraînera pas un OD réel élevé (oxygène dissous).
II. Comment contrôler le rapport air-/-eau sur-site (application pratique)
1. Calcul du rapport air-sur-eau réel
Rapport air-/-eau réel = Volume total d'air d'aération (m³/h) ÷ Volume d'eau d'entrée instantané (m³/h)
Volume total d'air de soufflage 8 000 m³/h, volume d'eau d'entrée 1 000 m³/h, rapport air-/-eau=8 : 1.
2. Donnez la priorité au contrôle de l'OD, ne vous concentrez pas uniquement sur le rapport air-/-eau.
Contrôle de l'OD au stade aérobie : 2,0-3,0 mg/L (nitrification) ; L'OD à la fin de l'étape aérobie du processus de dénitrification ne doit pas dépasser 3 mg/L, car une OD élevée entraînée par la recirculation perturbera la dénitrification anoxique.
Si le rapport air-:-eau est déjà de 10 : 1, mais que l'OD est toujours<1.5 mg/L: Prioritize checking for aerator blockage and insufficient blower pressure; do not simply increase the airflow.
If the air-to-water ratio is only 6:1, and DO is already >4 mg/L : Le débit d'air doit être réduit. Une aération excessive entraînera une fragmentation des boues, des boues flottantes et une augmentation de la consommation d'énergie.
3. Ajustement des zones et des réservoirs
Processus A²/O :
Zones anaérobies/anoxiques : L'aération est strictement interdite ; seul le brassage est autorisé.
Pré-aérobie : la dégradation de la DBO consomme beaucoup d'oxygène ; le volume d'air peut être augmenté de manière appropriée.
Post-étape aérobie- (zone de nitrification) : assurez-vous que la DO est de 2 à 3 mg/L ; réduire de manière appropriée le DO à la fin pour réduire le DO transporté dans la zone anoxique par reflux.
4. Stratégies d'ajustement aux conditions d'exploitation changeantes
1) Augmentation du débit d’affluent et de la qualité de l’eau diluée pendant la saison des pluies :
Avec un débit accru, si le rapport air-à-eau est maintenu à un niveau fixe, le volume d'air total augmentera en conséquence, conduisant facilement à des niveaux d'OD excessifs. Dans ce cas, le rapport air-sur-eau doit être réduit, en donnant la priorité aux niveaux d'OD.
2) Basses températures en hiver :
Pour le même objectif d'OD, augmentez le rapport air-sur-eau de 20 à 30 %, tout en surveillant la décantation des boues pour éviter une aération excessive et une dispersion des boues.
3) Augmentation du choc de l’azote ammoniacal influent :
Augmentez brièvement le rapport air-sur-eau pour donner la priorité à la nitrification ; revenir aux niveaux normaux après la chute des niveaux d’azote ammoniacal pour éviter une aération élevée et prolongée.
III. Problèmes courants liés au contrôle du rapport air-/eau-
1. Rapport air-à-eau élevé, pas élevé
Très probablement en raison d'un système d'aération obstrué, du vieillissement et de fuites de membranes ; concentration de boues trop élevée, avec une consommation d'oxygène supérieure à l'apport d'oxygène. N'augmentez pas l'aération ; vérifiez d'abord l'équipement.
2. Faible rapport air-/-eau, OD élevé
Faible charge d'affluent, faible rapport alimentation/micro-organisme (F/M), les boues sont dans un état de vieillissement à faible -charge, produisant facilement une grande quantité de boues fines flottantes. Éliminer correctement les boues et continuer à réduire l'aération.
3. Rapport air-à-eau normal, mais azote total élevé dans les effluents
DO excessivement élevé à l’extrémité aérobie, le liquide de retour transporte l’oxygène vers le réservoir anoxique, inhibant la dénitrification. Réduisez le volume d’air final aérobie pour abaisser la DO à 1,5-2,5 mg/L.
4. Rechercher aveuglément un rapport air-/eau- élevé
Conséquences directes : augmentation significative de la consommation d'énergie ; rupture des flocs de boues, diminution du SVI, augmentation des matières en suspension dans les effluents ; augmentation de la mousse.