CH634149A5 - Process and device for the continuous measurement of the enzymatic activity of the biomass in biological purification systems - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un procédé de mesure en continu de l'activité enzymatique dans les stations d'épuration biologique des effluents urbains et industriels et un dispositif pour l'application dudit procédé. The present invention relates to a continuous measurement method of the enzymatic activity in biological purification stations of urban and industrial effluents and a device for the application of said method.
L'efficacité des stations d'épuration est conditionnée par le maintien d'un niveau suffisant de l'activité des populations microbiennes ou biomasse au contact de l'effluent en cours de traitement. Il importe donc de savoir mesurer à tout moment l'activité en question par un procédé à mise en œuvre rapide. C'est à cette condition seulement que les variations du niveau d'activité seront connues à temps pour en corriger l'évolution par des moyens appropriés. Il est notamment primordial d'intervenir lorsqu'un processus de réduction d'activité s'amorce, le risque d'inhibition de la biomasse devenant alors important. The efficiency of treatment plants is conditioned by maintaining a sufficient level of activity for microbial or biomass populations in contact with the effluent being treated. It is therefore important to know how to measure the activity in question at all times by a quick-implementation process. It is only on this condition that the variations in the level of activity will be known in time to correct their evolution by appropriate means. It is particularly essential to intervene when a process of activity reduction begins, the risk of inhibition of the biomass becoming significant.
Lorsqu'une telle inhibition se manifeste, conséquence d'une véritable intoxication des populations bactériennes, un arrêt prolongé de la station devient inéluctable. When such inhibition manifests itself, as a consequence of a real intoxication of the bacterial populations, a prolonged stop of the station becomes inevitable.
Les méthodes utilisées jusqu'alors sont fondées sur la détermination des matières en suspension (MES) ou des matières volatiles en suspension (MVS). Cette dernière mesure englobe non seulement les micro-organismes vivants, mais aussi les micro-organismes morts ainsi que les matières en suspension volatiles non biologiques. Ces tests sont donc insuffisants pour donner une idée précise de l'état de la biomasse et de son activité à un instant donné. The methods used until now are based on the determination of suspended matter (MES) or volatile suspended matter (MVS). This latter measure includes not only living microorganisms, but also dead microorganisms and non-biological volatile suspended solids. These tests are therefore insufficient to give a precise idea of the state of the biomass and its activity at a given time.
Les méthodes respirométriques, par la détermination de la vitesse de consommation de l'oxygène, donnent une information directe sur l'activité de la fraction vivante de la biomasse; elles sont cependant d'une application directe délicate et difficile à programmer dans le cadre d'un système de mesure en continu. Respirometric methods, by determining the rate of oxygen consumption, give direct information on the activity of the living fraction of biomass; however, they are delicate to apply directly and difficult to program as part of a continuous measurement system.
Le dosage des déshydrogénases des boues activées a été envisagé en 1964 à la Seconde Conférence internationale pour la recherche sur la pollution des eaux, à Tokyo, par MM. G. Lenhard, L. Nourse et H.M. Schwartz. The determination of dehydrogenases in activated sludge was considered in 1964 at the Second International Conference for Research on Water Pollution, in Tokyo, by MM. G. Lenhard, L. Nourse and H.M. Schwartz.
L'emploi du chlorure de triphényltétrazolium, en abrégé TTC, incolore, réduit en triphénylformazan, en abrégé TF, rouge, sous l'action des déshydrogénases, a été préconisé par différents auteurs, The use of triphenyltetrazolium chloride, abbreviated TTC, colorless, reduced to triphenylformazan, abbreviated TF, red, under the action of dehydrogenases, has been recommended by various authors,
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notamment par Philip H. Jones et D. Prasad dans «Journal of Water Pollution Control Fédération», Novembre 1969, pp. R 441-R 449 (editor: Peter J. Piecuch, 3900 Wisconsin Av., N.W. Washington, D.C. 20016). in particular by Philip H. Jones and D. Prasad in "Journal of Water Pollution Control Federation", November 1969, pp. R 441-R 449 (editor: Peter J. Piecuch, 3900 Wisconsin Av., N.W. Washington, D.C. 20016).
Les mesures réalisées jusqu'ici ont cependant conduit à des résultats discordants et, généralement, ne représentant pas de façon exacte l'évolution des réactions d'oxydation de la biomasse. The measurements carried out so far have, however, led to discordant results and, generally, not representing accurately the evolution of the oxidation reactions of the biomass.
Dans le brevet français N° 2302281 du 28 février 1975, Roger Ben-Aim et Jean-Pierre Legeron préconisent, dans le cadre d'une méthode différentielle, l'emploi de TTC en proportion limitée pour éviter les interactions éventuelles entre le TTC et le TF et la biomasse elle-même, le dosage étant réalisé à l'abri de la lumière et hors de la présence de substrats qui seraient susceptibles de modifier le milieu réactionnel. Dans de telles conditions opératoires, mesures en discontinu, les mesures peuvent difficilement être obtenues avec les délais compatibles avec la nécessité d'une intervention rapide sur les installations industrielles. In French patent N ° 2302281 of February 28, 1975, Roger Ben-Aim and Jean-Pierre Legeron recommend, within the framework of a differential method, the use of TTC in limited proportion to avoid possible interactions between TTC and TF and the biomass itself, the assay being carried out protected from light and without the presence of substrates which would be liable to modify the reaction medium. In such operating conditions, discontinuous measurements, the measurements can hardly be obtained with the deadlines compatible with the need for rapid intervention on industrial installations.
La présente invention permet de surmonter ces difficultés en définissant l'activité enzymatique par la quantité de TTC réduite dans des conditions définies. The present invention overcomes these difficulties by defining the enzymatic activity by the amount of reduced TTC under defined conditions.
En effet, le TF étant insoluble dans l'eau, la quantité de TTC réduite est directement proportionnelle à la concentration en déshydrogénases réductrices vis-à-vis du TTC, c'est-à-dire en déshydrogénases de potentiel redox inférieur à — 80 mV. Indeed, TF being insoluble in water, the amount of reduced TTC is directly proportional to the concentration of reducing dehydrogenases vis-à-vis TTC, that is to say in dehydrogenases with redox potential less than - 80 mV.
L'activité peut donc se définir par la quantité de TTC réduite dans certaines conditions, pour cela, on extrait le TF insoluble dans l'eau dans un solvant organique dont on peut mesurer la densité optique. The activity can therefore be defined by the quantity of TTC reduced under certain conditions, for this, the TF insoluble in water is extracted in an organic solvent whose optical density can be measured.
Afin de définir une grandeur proportionnelle à la concentration des micro-organismes, c'est-à-dire en déshydrogénases, il est nécessaire de définir les conditions standard d'incubation, c'est-à-dire les conditions qui peuvent être appliquées aux boues du système d'épuration biologique quelle que soit la charge, notamment la concentration en oxygène, l'addition d'éléments réducteurs, le pH de l'effluent. In order to define a quantity proportional to the concentration of the microorganisms, that is to say in dehydrogenases, it is necessary to define the standard incubation conditions, that is to say the conditions which can be applied to the sludge from the biological purification system whatever the load, in particular the oxygen concentration, the addition of reducing elements, the pH of the effluent.
La concentration en oxygène doit rester constante dans le milieu. En effet, le schéma général d'une chaîne respiratoire montre qu'il existe une compétition entre la coenzyme Q et le TTC, pour l'oxydation de la flavine-adénine-dinucléotide en forme réduite ou en abrégé FADH2. E. Kun et L.G. Abood, dans la revue «Science», pp. 107,144 (1949), «Colorimetrie estimation of succinic deshydro-genases by triphenyltetrazolium chloride», ont montré cette compétition en étudiant en aérobie et en anaérobie la cinétique de la réduction du TTC par la succinate déshydrogénase extraite du foie du rat. Le dosage ne peut donc être reproductible que dans la mesure où le rapport coenzyme Q oxydée/TTC est constant. The oxygen concentration must remain constant in the medium. Indeed, the general diagram of a respiratory chain shows that there is a competition between coenzyme Q and TTC, for the oxidation of flavin-adenine-dinucleotide in reduced form or for short FADH2. E. Kun and L.G. Abood, in the journal "Science", pp. 107,144 (1949), "Colorimetrie estimation of succinic deshydro-genases by triphenyltetrazolium chloride", showed this competition by studying aerobically and anaerobically the kinetics of the reduction of TTC by succinate dehydrogenase extracted from the liver of the rat. The assay can therefore only be reproducible insofar as the oxidized coenzyme Q / TTC ratio is constant.
Cette condition sera remplie si, par l'effet d'additifs procurant un tel résultat, le pourcentage d'oxygène au début de l'incubation est annulé. En effet, pendant l'incubation, le pourcentage de TTC restera alors très grand par rapport au poui*centage de coenzyme Q oxydée. Le TTC devient alors l'accepteur final d'électrons. This condition will be fulfilled if, by the effect of additives providing such a result, the percentage of oxygen at the start of the incubation is canceled. Indeed, during the incubation, the percentage of TTC will then remain very large compared to the percentage of oxidized coenzyme Q. The TTC then becomes the final electron acceptor.
Ainsi, nous pouvons définir le dosage de l'activité comme la mesure d'un flux d'électrons. Ce flux d'électrons est proportionnel à la concentration en nicotinamide-adénine-dinucléotide réduit ou NADH2. Comme la concentration en NADH2 dépend de la concentration en enzyme (déshydrogénases) et en substrat assimilable dit le substrat (par exemple le lactose), ce n'est que lorsque ce substrat est en excès que le flux d'électrons est proportionnel à la concentration en déshydrogénases. Thus, we can define the dosage of activity as the measurement of a flow of electrons. This electron flow is proportional to the concentration of reduced nicotinamide-adenine-dinucleotide or NADH2. As the concentration of NADH2 depends on the concentration of enzyme (dehydrogenases) and of assimilable substrate called the substrate (for example lactose), it is only when this substrate is in excess that the flow of electrons is proportional to the concentration into dehydrogenases.
Ainsi, en présence d'un excès de substrat, nous mesurons un potentiel d'activité qui traduit une concentration en enzyme dans les boues à un instant donné, indépendamment de la concentration en substrat à ce même instant. Thus, in the presence of an excess of substrate, we measure an activity potential which translates an enzyme concentration in the sludge at a given instant, independently of the substrate concentration at this same instant.
Il est connu que l'activité enzymatique est fonction croissante du pH ; il est nécessaire de fixer la valeur de ce pH, ne serait-ce que pour pallier le fait que la réduction de TTC en TF s'accompagne d'une acidification du milieu. Une solution tampon de pH=7,5 correspond aux pH les plus couramment rencontrés dans les systèmes d'épuration biologiques. It is known that enzymatic activity is an increasing function of pH; it is necessary to fix the value of this pH, if only to compensate for the fact that the reduction of TTC to TF is accompanied by acidification of the medium. A buffer solution of pH = 7.5 corresponds to the pH most commonly encountered in biological purification systems.
Telles sont les trois conditions générales et standard d'incubation qui caractérisent le procédé de mesure en continu de l'activité enzymatique de la biomasse suivant l'invention. Le temps d'incubation et les conditions d'arrêt de l'incubation font l'objet de recommandations particulières. These are the three general and standard conditions of incubation which characterize the process for continuous measurement of the enzymatic activity of biomass according to the invention. The incubation time and the conditions for stopping the incubation are subject to specific recommendations.
Dans un tel procédé de mesure en continu de l'activité enzymatique dans les systèmes d'épuration biologiques, on prélève de façon continue un échantillon de l'effluent et on place ledit échantillon en condition standard. In such a method of continuous measurement of the enzymatic activity in biological purification systems, a sample of the effluent is continuously taken and said sample is placed in standard condition.
Une boue activée représente un milieu hétérogène où cohabitent différentes espèces de bactéries, chacune étant caractérisée par un temps de génération minimal qui peut varier de 16 min. pour Escherichia coli à 5 Vi h pour Rhizobium japonicum. Cependant, dans la majorité des cas, le temps de génération est de l'ordre de 20 min. An activated sludge represents a heterogeneous medium in which different species of bacteria coexist, each characterized by a minimum generation time which can vary from 16 min. for Escherichia coli at 5 Vi h for Rhizobium japonicum. However, in the majority of cases, the generation time is of the order of 20 min.
Ainsi, il semble nécessaire de choisir un temps d'incubation inférieur, soit 15 min, afin de mesurer une activité caractéristique d'une génération de bactéries. Thus, it seems necessary to choose a lower incubation time, ie 15 min, in order to measure an activity characteristic of a generation of bacteria.
Le fait de substituer le TTC à l'oxygène comme accepteur final d'électrons bloque le processus de la phosphorisation oxydative génératrice d'adénine triphosphatée ou ATP, produit qui sert au stockage de l'énergie au niveau de la cellule. Cette ATP est réutilisée pour l'anabolisme dont dépend la croissance, et choisir un temps d'incubation plus long reviendrait à mesurer une activité résultant d'une croissance perturbée. Substituting TTC for oxygen as the final electron acceptor blocks the process of oxidative phosphorization that generates triphosphated adenine or ATP, a product that stores energy at the cell level. This ATP is reused for the anabolism on which growth depends, and choosing a longer incubation time would amount to measuring an activity resulting from disturbed growth.
En 15 min, on peut mesurer un potentiel d'activité correspondant à une génération de bactéries et proportionnel à leur concentration. In 15 min, one can measure an activity potential corresponding to a generation of bacteria and proportional to their concentration.
Le procédé sera mis en œuvre à une température correspondant au maximum d'activité des micro-organismes présents dans le milieu. The process will be carried out at a temperature corresponding to the maximum activity of the microorganisms present in the medium.
Dans le même procédé suivant l'invention: In the same process according to the invention:
— on provoque la fragmentation de l'échantillon dans les conduits par injection d'un gaz inerte dans des conditions de température optimale pour l'activité enzymatique d'une population bactérienne de l'effluent considéré et pendant un intervalle de temps donné, The fragmentation of the sample in the conduits is caused by injection of an inert gas under conditions of optimal temperature for the enzymatic activity of a bacterial population of the effluent under consideration and for a given time interval,
— on fait circuler l'échantillon dans lesdites conditions de température optimale pour l'activité enzymatique pendant un temps déterminé suffisant pour que les conditions standard d'absence d'oxygène et de milieu tamponné soient réalisées de façon homogène, The sample is circulated under said conditions of optimal temperature for the enzymatic activity for a determined time sufficient for the standard conditions of absence of oxygen and of buffered medium to be achieved in a homogeneous manner,
— on ajoute à l'échantillon un substrat tel que le lactose, assimilable par la population bactérienne présente dans la biomasse, et un indicateur d'oxydoréduction dosable susceptible de se transformer par réduction en un produit dosable, par colorimétrie par exemple, et A substrate such as lactose, which can be assimilated by the bacterial population present in the biomass, is added to the sample, and a metering redox indicator capable of being transformed by reduction into a metering product, for example by colorimetry, and
— on déplace l'échantillon à la même température optimale pendant un temps déterminé dit temps d'incubation. - the sample is moved to the same optimal temperature for a determined time called incubation time.
Ayant observé que les réactions enzymatiques ne sont pas totalement bloquées par l'addition de l'alcool utilisé pour l'extraction, deux dispositifs ont été utilisés avec succès, l'un utilisant l'effet d'un choc thermique et l'autre une modification brutale de pH, pour mettre fin à,l'activité enzymatique de la population bactérienne. Having observed that the enzymatic reactions are not completely blocked by the addition of the alcohol used for the extraction, two devices have been used with success, one using the effect of a thermal shock and the other a abrupt change in pH, to end the enzymatic activity of the bacterial population.
Dans le même procédé selon l'invention: In the same process according to the invention:
— on extrait ensuite le produit résultant à l'aide d'un solvant et, ainsi, on localise ledit produit résultant dans la phase liquide, - the resulting product is then extracted using a solvent and, thus, the resulting product is localized in the liquid phase,
— on sépare les boues par décantation, et - the sludge is separated by decantation, and
— on mesure enfin l'intensité colorimétrique de la phase liquide. - Finally, the colorimetric intensity of the liquid phase is measured.
Dans un tel procédé, il est préféré d'utiliser comme indicateur d'oxydoréduction le chlorure de 2,3,5-triphényltétrazolium qui est réduit en triphénylformazan. In such a method, it is preferred to use 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride which is reduced to triphenylformazan as the redox indicator.
Dans un mode préférentiel d'application, on met l'échantillon en conditions standard d'un milieu réducteur, à pourcentage d'oxygène nul, par une addition de sulfate de soude et de chlorure de cobalt. In a preferred mode of application, the sample is put under standard conditions of a reducing medium, with a zero oxygen percentage, by the addition of sodium hydroxide sulfate and cobalt chloride.
D'une façon générale, on déplace l'échantillon dans des conditions d'une température optimale choisie en fonction des souches bactériennes présentes. In general, the sample is moved under conditions of an optimal temperature chosen as a function of the bacterial strains present.
On met fin à l'activité enzymatique de la population bactérienne soit en portant la température à une valeur supérieure à 65° C et en l'y The enzymatic activity of the bacterial population is terminated either by bringing the temperature to a value greater than 65 ° C. and by
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
634149 634149
4 4
maintenant pendant un certain intervalle de temps, soit par modification du pH (addition d'acide sulfurique par exemple). now for a certain time interval, either by changing the pH (addition of sulfuric acid for example).
Dans diverses réalisations, on extrait le produit résultant et on le localise dans la phase liquide de l'effluent à l'aide d'un alcool tel que l'alcool êthylique. In various embodiments, the resulting product is extracted and localized in the liquid phase of the effluent using an alcohol such as ethyl alcohol.
Egalement, le substrat assimilable par les bactéries ajouté à l'échantillon avant l'incubation est un sucre, notamment le lactose. Also, the substrate assimilable by bacteria added to the sample before incubation is a sugar, in particular lactose.
Un dispositif suivant l'invention de mesure en continu de l'activité enzymatique des systèmes d'épuration biologiques comprend un premier conduit tubulaire à très bon coefficient de transmission de chaleur, immergé dans un bain à une température choisie, ledit conduit comportant une première partie de longueur, section et tortuosité telles que ladite première partie constitue un mélangeur homogénéiseur alimenté, à l'aide d'une pompe proportionnante, en biomasse, en additifs réducteurs d'oxygène et en gaz inerte de fractionnement, ledit conduit comportant une seconde partie de longueur, section et tortuosité telles que le temps de parcours par l'échantillon, fonction du débit de la pompe proportionnante est fixé entre 15 et 20 min. A device according to the invention for continuous measurement of the enzymatic activity of biological purification systems comprises a first tubular conduit with very good coefficient of heat transmission, immersed in a bath at a chosen temperature, said conduit comprising a first part of length, section and tortuosity such that said first part constitutes a homogenizing mixer supplied with a proportional pump, in biomass, in oxygen reducing additives and in inert fractionating gas, said conduit comprising a second part of length, section and tortuosity such as the time taken by the sample, depending on the flow rate of the proportional pump is fixed between 15 and 20 min.
Le même dispositif, à la suite du premier conduit tubulaire, comprend un second conduit tubulaire à très bon coefficient de transmission de la chaleur, immergé dans un bain à une température choisie entre 65 et 80° C, le second conduit tubulaire étant pourvu à son début d'un ajutage pour l'arrivée d'un débit de solvant, ledit second conduit tubulaire étant suivi d'un décanteur muni de deux orifices d'évacuation, un premier orifice pour l'évacuation des boues extraites et un second orifice pour le passage de la phase liquide dans un conduit qui aboutit à un appareil de mesure colorimétrique. The same device, following the first tubular conduit, comprises a second tubular conduit with very good coefficient of heat transmission, immersed in a bath at a temperature chosen between 65 and 80 ° C., the second tubular conduit being provided with its beginning of a nozzle for the arrival of a flow of solvent, said second tubular conduit being followed by a decanter provided with two discharge orifices, a first orifice for the evacuation of the extracted sludge and a second orifice for the passage of the liquid phase in a conduit which leads to a colorimetric measuring device.
Dans un autre mode de réalisation, un dispositif suivant l'invention de mesure en continu de l'activité enzymatique des systèmes d'épuration biologiques comprend un premier conduit tubulaire à très bon coefficient de transmission de la chaleur, immergé dans un bain à une température choisie, ledit conduit comportant une première partie de longueur, section et tortuosité telles que ladite première partie constitue un mélangeur homogénéiseur alimenté, à l'aide d'une pompe proportionnante en biomasse, en additifs réducteurs d'oxygène et en gaz inerte de fractionnement, ledit conduit comportant une seconde partie de longueur, section et tortuosité telles que le temps de parcours par l'échantillon, fonction du débit de la pompe proportionnante, est fixé entre 15 et 20 min. Le même dispositif comprend, à la suite du premier conduit tubulaire, après un premier ajutage pour l'arrivée d'un produit arrêtant toute activité des bactéries, un second ajutage pour l'arrivée du solvant, ledit second ajutage étant suivi d'un décanteur muni de deux orifices d'évacuation, un premier orifice pour l'évacuation des boues extraites et un second orifice pour le passage de la phase liquide dans un conduit qui aboutit à un appareil de mesure colorimétrique. In another embodiment, a device according to the invention for continuous measurement of the enzymatic activity of biological purification systems comprises a first tubular conduit with very good coefficient of heat transmission, immersed in a bath at a temperature chosen, said conduit comprising a first part of length, section and tortuosity such that said first part constitutes a homogenizing mixer supplied, using a proportional pump with biomass, oxygen-reducing additives and inert fractionating gas, said conduit comprising a second part of length, section and tortuosity such that the time taken for the sample to travel, as a function of the flow rate of the proportional pump, is fixed between 15 and 20 min. The same device comprises, following the first tubular conduit, after a first nozzle for the arrival of a product stopping all activity of bacteria, a second nozzle for the arrival of the solvent, said second nozzle being followed by a decanter provided with two discharge orifices, a first orifice for the evacuation of the extracted sludge and a second orifice for the passage of the liquid phase in a conduit which leads to a colorimetric measuring device.
L'invention sera mieux comprise dans la description des figures suivantes, données à titre non limitatif des schémas d'installations industrielles. The invention will be better understood in the description of the following figures, given without implied limitation of the diagrams of industrial installations.
La fig. 1 est un schéma d'un dispositif de mesure avec arrêt de l'activité enzymatique par le moyen d'un choc thermique. Fig. 1 is a diagram of a measurement device with stopping the enzymatic activity by means of a thermal shock.
La fig. 2 est un schéma d'un dispositif de mesure avec arrêt de l'activité enzymatique par modification de pH. Fig. 2 is a diagram of a measuring device with cessation of the enzymatic activity by modification of pH.
En se référant à la fig. 1, on distingue un conduit 1 dont une extrémité la constitue une prise d'échantillon continue, sur un canal non figuré dans lequel se déplace de façon continue un échantillon de biomasse, et dont l'autre extrémité lb est une ouverture de rejet. L'extrémité de la conduite est directement reliée à une pompe proportionnante 2 telle qu'une pompe péristaltique d'un modèle connu en soi, au travers de laquelle le conduit 1 est constitué par un élément le de conduit réalisé en matériau élastique tel qu'un élastomère. La pompe proportionnante 2 est reliée par un élément de conduite ld à un élément suivant, composé de deux parties le et lf connectées, lf à la suite de le, et toutes deux plongées dans un bac thermostatique 3. Dans l'élément de conduite ld débouchent plusieurs ajutages pour l'arrivée de divers additifs, notamment un ajutage 4 pour l'arrivée de Na2S03, un ajutage 5 pour l'arrivée de CoCl2 et un ajutage 6 pour l'arrivée d'un gaz inerte tel que de l'azote. Referring to fig. 1, there is a conduit 1, one end of which constitutes a continuous sample intake, on a channel not shown in which a biomass sample continuously moves, and the other end lb of which is a discharge opening. The end of the pipe is directly connected to a proportional pump 2 such as a peristaltic pump of a model known per se, through which the pipe 1 is constituted by a pipe element made of elastic material such as an elastomer. The proportioning pump 2 is connected by a pipe element ld to a next element, composed of two parts le and lf connected, lf following le, and both immersed in a thermostatic tank 3. In the pipe element ld open several nozzles for the arrival of various additives, in particular a nozzle 4 for the arrival of Na2S03, a nozzle 5 for the arrival of CoCl2 and a nozzle 6 for the arrival of an inert gas such as nitrogen .
Ces différents ajutages 4,5 et 6 sont reliés par des conduits 4', 5' et 6' à des moyens, non figurés, de stockage ou d'alimentation pour les différents additifs par le moyen de conduites passant par autant de sections de la pompe proportionnante 2, lesdites sections comportant les moyens appropriés, non figurés, pour procurer à chacun des additifs une vitesse d'écoulement, donc un débit déterminé. These different nozzles 4,5 and 6 are connected by conduits 4 ', 5' and 6 'to means, not shown, for storage or supply for the different additives by means of conduits passing through as many sections of the proportional pump 2, said sections comprising the appropriate means, not shown, to provide each of the additives with a flow speed, therefore a determined flow rate.
Les parties le et lf du conduit sont faites d'un tube en matériau à très bon coefficient de transmissioncalorifique, par exemple un alliage métallique choisi dans une composition ayant une très bonne résistance à la corrosion. The parts le and lf of the duct are made of a tube made of a material with a very good coefficient of heat transmission, for example a metal alloy chosen from a composition having very good corrosion resistance.
La partie le du conduit a une section, une longueur et une tortuosité telles que, à l'issue de cette partie le du conduit, le mélange peut être considéré comme homogène au point de vue température, composition chimique et état biologique. The part of the conduit has a cross section, a length and a tortuosity such that, at the end of this part of the conduit, the mixture can be considered to be homogeneous from the point of view of temperature, chemical composition and biological state.
Au passage entre les parties le et lf du conduit débouche un ajutage 7 pour l'arrivée d'un composé assimilable par les bactéries de la population bactérienne présente dans l'échantillon et d'un indicateur d'oxydoréduction. L'ajutage 7 est relié à des récipients contenant séparément le composé assimilable et l'indicateur, par le moyen d'un conduit T passant par une section de la même pompe proportionnante 2. When passing between the parts le and lf of the conduit, there is a nozzle 7 for the arrival of a compound assimilable by the bacteria of the bacterial population present in the sample and of an oxidation-reduction indicator. The nozzle 7 is connected to receptacles which separately contain the assimilable compound and the indicator, by means of a conduit T passing through a section of the same proportional pump 2.
La partie lf du conduit a une section, une longueur et une tortuosité telles que l'effluent, avec la vitesse qui lui a été imprimée par la pompe proportionnante et avec les débits qui ont été imprimés par la même pompe proportionnante aux différents additifs, met un temps déterminé à parcourir ladite partie lf. The part lf of the duct has a cross section, a length and a tortuosity such as the effluent, with the speed which has been imparted to it by the proportioning pump and with the flow rates which have been imparted by the same proportioning pump to the different additives, a determined time to traverse said part lf.
L'extrémité de la partie lf du conduit est reliée par un élément de conduit lg à un élément de conduit lh plongé dans un bac thermostatique 8, dans lequel règne une température notablement plus élevée que dans le bac 3 et interdisant toute activité enzymatique à la population bactérienne de l'effluent. The end of the part lf of the conduit is connected by a conduit element lg to a conduit element lh immersed in a thermostatic tank 8, in which a significantly higher temperature prevails than in tank 3 and preventing any enzymatic activity at the bacterial population of the effluent.
L'élément de conduit lg comporte un ajutage 9 pour l'arrivée d'un solvant du produit coloré dans lequel s'est transformé l'indicateur d'oxydoréduction. L'ajutage 9 est relié à un récipient, non figuré, par le moyen d'un conduit 9' passant par une section de la même-pompe proportionnante 2. Les solvants utilisés sont choisis parmi les alcools tels que C2HsOH. The conduit element lg has a nozzle 9 for the arrival of a solvent for the colored product in which the redox indicator has transformed. The nozzle 9 is connected to a container, not shown, by means of a conduit 9 'passing through a section of the same proportional pump 2. The solvents used are chosen from alcohols such as C2HsOH.
L'élément de conduit lh réalisé dans le même matériau que les parties de conduit le et lf, a une section, une longueur et une tortuosité telles que l'effluent met un temps déterminé à le parcourir. The conduit element lh made of the same material as the conduit parts le and lf, has a section, a length and a tortuosity such that the effluent takes a determined time to pass through.
L'élément de conduit lh est relié par un élément de conduit li à un dispositif débulleur 10 d'un modèle connu en soi, d'où sont issus un conduit 11 pour la phase gazeuse orientée vers le rejet et un conduit lj aboutissant à un décanteur 12 d'un modèle connu en soi. The pipe element lh is connected by a pipe element linked to a bubble-removing device 10 of a model known per se, from which a pipe 11 for the gaseous phase oriented towards rejection and a pipe lj leading to a decanter 12 of a model known per se.
Du décanteur sont issus une conduite 13 pour l'extraction et le transport des boues vers un rejet et un élément de conduite lm pour conduire la phase liquide à l'entrée d'un colorimètre enregistreur 14, d'un modèle connu en soi tant pour le colorimètre proprement dit 14 que pour l'enregistreur éventuellement distinct 14'. From the decanter, a line 13 is produced for the extraction and transport of the sludge to a discharge and a lm line element for conducting the liquid phase to the entry of a recording colorimeter 14, of a model known per se both for the colorimeter proper 14 as for the possibly separate recorder 14 '.
L'élément de conduit lm se poursuit à l'issue du colorimètre par un élément de conduit ln aboutissant au rejet lb. The conduit element lm continues at the end of the colorimeter by a conduit element ln leading to the discharge lb.
Le conduit 12 et les éléments de conduite lm et ln, afin d'assurer la continuité du déplacement des effluents transportés, passent par autant de sections de la pompe proportionnante 2. The pipe 12 and the pipe elements lm and ln, in order to ensure the continuity of the movement of the transported effluents, pass through as many sections of the proportional pump 2.
Sur la fig. 2, on retrouve les mêmes éléments avec les mêmes références numériques, à l'exception de l'élément de conduit 1 h et du bac thermostatique 8 qui ont été remplacés par un dispositif mélangeur de référence 8' muni d'un ajutage 15 pour l'arrivée d'un produit inhibiteur de l'activité enzymatique de la population microbienne, produit tel que de l'acide sulfurique, et de l'ajutage 9. In fig. 2, the same elements are found with the same reference numerals, with the exception of the 1 h duct element and the thermostatic tank 8 which have been replaced by a reference mixing device 8 ′ provided with a nozzle 15 for the arrival of a product inhibiting the enzymatic activity of the microbial population, a product such as sulfuric acid, and the nozzle 9.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant. La pompe proportionnante 2 comporte un nombre de sections de passage séparées suffisant pour mettre en mouvement l'échantillon et les différents additifs et reprendre la phase liquide et les boues à la suite du décanteur 11 afin de les mettre en mouvement, pour la phase liquide vers le colorimètre 13 et pour les boues vers le rejet. The operation of the device is as follows. The proportioning pump 2 has a number of separate passage sections sufficient to set in motion the sample and the various additives and take up the liquid phase and the sludge following the decanter 11 in order to set them in motion, for the liquid phase to the colorimeter 13 and for the sludge towards the discharge.
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
.40 .40
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50 50
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60 60
65 65
5 5
634149 634149
Le traitement de l'échantillon, préalablement à son admission à l'entrée du colorimètre enregistreur, est caractérisé par les phases suivantes: The processing of the sample, prior to its admission to the entry of the recording colorimeter, is characterized by the following phases:
— l'échantillon reçoit les additifs Na2S03 et CoCl2 dans des proportions telles que l'oxygène libre est entièrement éliminé et que le pH est fixé par exemple à 7,5 (milieu tamponné); - The sample receives the additives Na2SO3 and CoCl2 in proportions such that the free oxygen is completely eliminated and that the pH is fixed for example at 7.5 (buffered medium);
— l'effluent parcourt une partie du conduit le immergée dans un bac thermostatique où se trouve maintenue une température optimale pour l'activité enzymatique, température généralement fixée à 37°C par exemple; à l'issue de ce parcours, l'échantillon est homogène en température et composition chimique et biologique; - the effluent flows through part of the conduit, immersed in a thermostatic tank where an optimal temperature for the enzymatic activity is maintained, a temperature generally fixed at 37 ° C. for example; at the end of this journey, the sample is homogeneous in temperature and chemical and biological composition;
— l'échantillon reçoit alors l'addition par l'ajutage 7 d'un composé hydrocarboné assimilable par les bactéries, par exemple du lactose, et d'un indicateur d'oxydoréduction; l'indicateur choisi est le chlorure de 2,3,5-triphényltétrazolium ou TTC; - The sample then receives the addition by the nozzle 7 of a hydrocarbon compound assimilated by bacteria, for example lactose, and an oxidation-reduction indicator; the chosen indicator is 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride or TTC;
— l'échantillon parcourt alors une partie de conduit lf pendant un temps déterminé, par exemple 15 min, à la température choisie, dans des conditions de milieu telles que le pH reste constant (milieu tamponné) et la concentration en 02 reste nulle, et dans ces conditions le TTC est l'accepteur final d'électrons, ce qui place le dosage dans des conditions de reproductibilité. The sample then travels through a part of line lf for a determined time, for example 15 min, at the chosen temperature, under medium conditions such that the pH remains constant (buffered medium) and the O 2 concentration remains zero, and under these conditions the TTC is the final electron acceptor, which places the assay under reproducibility conditions.
Sous l'action des déshydrogénases, le chlorure de 2,3,5-triphényltétrazolium (TTC) est réduit en triphénylformazan (TF) suivant la réaction: Under the action of dehydrogenases, 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) is reduced to triphenylformazan (TF) according to the reaction:
C6H5-C C6H5-C
+ 2h —> c6h5-c n-nh-c6h5 + 2h -> c6h5-c n-nh-c6h5
N=N-CeH5 N = N-CeH5
+H + Cl + H + Cl
(incolore) (colorless)
A l'issue de son parcours, la partie de conduit lf reçoit l'adjonction d'un solvant du triphénylformazan, par exemple du C2HsOH. At the end of its course, the part of conduit lf receives the addition of a solvent for triphenylformazan, for example C2HsOH.
L'échantillon est ensuite orienté sur un dispositif assurant le blocage de la réaction enzymatique. Cela peut être obtenu soit par un choc thermique (fig. 1), soit par l'addition d'un composé inhibiteur tel que l'acide sulfurique (fig. 2). The sample is then oriented on a device ensuring the blocking of the enzymatic reaction. This can be obtained either by thermal shock (fig. 1), or by the addition of an inhibiting compound such as sulfuric acid (fig. 2).
Après un débullage, l'échantillon est alors dirigé sur un décanteur 12 où les boues, débarrassées du triphénylformazan rouge qui s'était fixé sur les particules solides, sont séparées et envoyées au rejet, et la phase liquide contenant tout le triphénylformazan résultant de l'activité enzymatique pendant le temps d'incubation dans la partie de conduit lf est orientée sur l'entrée du colorimètre enregistreur. After boiling, the sample is then directed to a decanter 12 where the sludge, freed from the red triphenylformazan which had been fixed on the solid particles, is separated and sent to rejection, and the liquid phase containing all the triphenylformazan resulting from the The enzymatic activity during the incubation time in the part of conduit lf is directed towards the inlet of the recording colorimeter.
(rouge) (red)
Ce procédé de dosage et le dispositif d'application permettent de mesurer l'activité enzymatique dans tous les systèmes de fermenta-25 tion, aérobie et anaérobie. This assay method and the application device make it possible to measure the enzymatic activity in all the fermentation, aerobic and anaerobic systems.
Ce procédé est particulièrement adapté à la détermination de la traitabilité des effluents industriels sur pilote de laboratoire. This process is particularly suitable for determining the treatability of industrial effluents on a laboratory pilot.
Lorsqu'on équipe le dispositif d'un moyen de broyage des matières en suspension non biologiques, il permet d'enregistrer en 30 continu l'activité de la biomasse d'un aérateur. When the device is equipped with a means for grinding non-biological suspended matter, it makes it possible to continuously record the activity of the biomass of an aerator.
Si le dispositif est placé en amont d'une station et alimenté par l'effluent à traiter et par la biomasse réceptrice, il permet de détecter les possibilités d'inhibition de la biomasse, par exemple par un produit toxique, et de la prévenir. If the device is placed upstream of a station and supplied with the effluent to be treated and with the receiving biomass, it makes it possible to detect the possibilities of inhibiting the biomass, for example by a toxic product, and to prevent it.
R R
1 feuille dessin 1 drawing sheet
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7709955A FR2386034A1 (en) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF THE ENZYMATIC ACTIVITY OF BIOMASS IN BIOLOGICAL PURIFICATION SYSTEMS |
Publications (1)
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