FR3121137A1 - Procédé de filtration biologique aérée pour le traitement des eaux en vue d’en abattre la teneur en azote (NGL) avec réduction des besoins en source carbonée et en aération - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de filtration biologique d’une eau chargée en polluants azotés en vue d’en abattre la teneur en azote global caractérisé en ce qu’il comprend une première étape de nitritation et de filtration conduite dans un premier réacteur biologique aéré, une deuxième étape de dé-ammonification, de dénitrification et de filtration conduite dans un second réacteur biologique non aéré, et une étape d’évaluation du rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de l’eau à la sortie du premier réacteur. Lorsque ce rapport est supérieur à une valeur de stœchiométrie prédéterminée, le procédé selon l’invention comprend une étape d’adjonction d’eau à traiter à l’eau provenant du premier réacteur de façon à obtenir, en entrée du second réacteur, un mélange présentant un rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal se rapprochant du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox. Figure pour l’abrégé : [Fig. 1]
Description
La présente invention appartient au domaine technique du traitement biologique des eaux, notamment des eaux usées, en particulier des eaux usées municipales et industrielles. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de traitement biologique d’une eau chargée en azote dans lequel une partie de l’eau à traiter est utilisée pour ajuster la stœchiométrie de la réaction Anammox, avant son entrée dans le réacteur dans lequel cette réaction a lieu.
Art antérieur
Les procédés biologiques de traitement des eaux usées sont couramment mis en œuvre afin d’abattre la teneur en pollution azotée.
Ces procédés reposent sur différents mécanismes réactionnels des produits azotés avec les populations bactériennes présentes dans les réacteurs de traitement.
Par exemple, le procédé de nitrification-dénitrification repose sur la mise en œuvre d’une phase aérée et d’une phase anoxique, soit au sein d’un même réacteur, soit conduites chacune dans un réacteur séparé. L’apport d’oxygène lors de la phase aérée favorise le développement d’une biomasse bactérienne nitrifiante autotrophe, composée de bactéries AOB («ammonia oxidizing bacteria») apte à transformer l’azote ammoniacal (NH4 +) en nitrites (NO2 -) et de bactéries de type NOB («nitrite oxidizing bacteria») aptes à transformer les nitrites en nitrates (NO3 -). La phase anoxique, en absence d’aération, favorise le développement d’une biomasse dénitrifiante apte à réduire les nitrates en nitrites, puis en azote gazeux moléculaire (diazote, N2), grâce au carbone organique contenu dans les eaux usées ou provenant d’une source externe de carbone organique tel que le méthanol.
Bien que particulièrement efficace, ce procédé requiert l’apport de grandes quantités d’oxygène et éventuellement de source de carbone organique exogène, ce qui le rend coûteux.
Il existe également le procédé de nitritation, aussi appelé « shunt des nitrates », dans lequel les conditions opérationnelles sont modulées de manière à favoriser le développement de la biomasse AOB au détriment des bactéries NOB. Ce procédé permet de réduire la consommation en oxygène par rapport au procédé de nitrification-dénitrification.
Enfin, il existe le procédé de nitritation-déammnonification qui, en absence d’aération lors de la déammonification, met en jeu une population particulière de bactéries, dites Anammox (pourANaerobic AMMonia OXidation). Les bactéries Anammox sont autotrophes, et aptes à transformer les nitrites et l’azote ammoniacal en azote gazeux (N2) et en une petite quantité de nitrates (environ 11%), sans qu’il soit nécessaire d’ajouter une source en carbone organique dans le réacteur. Ce procédé permet donc de réduire l’apport de carbone organique et par conséquent, les coûts du traitement des eaux.
Le document US2018257966A1 divulgue un traitement des eaux usées qui comprend un réservoir de filtration biologique, un réservoir de nitritation et un réservoir d'anammox. Le réservoir de filtration biologique effectue une filtration biologique en tant que procédé de prétraitement des eaux usées entrantes et élimine les solides et les matières organiques. Le réservoir de nitritation effectue un processus de nitritation en ce qui concerne les eaux usées provenant du réservoir de filtration biologique et fournit un accepteur d'électrons nécessaire pour éliminer la matière organique dans le réservoir de filtration biologique en renvoyant une partie des eaux usées dans le réservoir de filtration biologique. Le réservoir anammox réalise un processus anaérobie d'oxydation de l'ammonium des eaux usées filtrées, provenant du réservoir de filtration biologique et du réservoir de nitritation. En conditions réelles toutefois, le réservoir de nitritation ne peut pas uniquement produire des nitrites et produit également des nitrates. Ces nitrates n’étant pas traités dans les étapes suivantes, l’eau contiendra encore des nitrates à l’issue du procédé de traitement.
Le document WO2018/009348A1 divulgue un procédé de traitement des eaux usées comprenant une dénitrification par l’utilisation de donneurs d’électrons. Les donneurs d’électrons, en particulier des sources de carbone exogènes, sont ajoutés dans un réacteur contenant une biomasse hétérotrophe et des bactéries Anammox, dédié à la déammonification. Les quantités de donneur d’électrons apportées sont modulées selon la quantité d’azote oxydé mesurée à la sortie de ce réacteur. Ainsi, il existe un délai d’ajustement nécessaire entre le moment de la mesure des produits azotés dans l’eau et de la détection d’un écart avec les valeurs attendues, et le moment du rétablissement des conditions de déammonification correctes dans le réacteur après l’ajout de donneurs d’électrons.
Ainsi, il existe un besoin pour une technique ne nécessitant pas d’apport exogène de carbone, ou en quantités réduites par rapport aux solutions existantes. En effet, ces apports exogènes de carbone représentent un poste de dépenses élevé dans le traitement des eaux usées.
Il existe également un besoin pour une technique qui permette d’anticiper les baisses de performances de la déammonification, pour éviter la production d’eau traitée ne répondant pas aux exigences sanitaires et/ou réglementaires pendant une durée d’ajustement plus ou moins longue.
Objectifs de l’invention
Un objectif de l’invention est de proposer un procédé de traitement d’une eau chargée en azote grâce auquel la consommation d’oxygène et/ou de source de carbone est encore réduite par rapport aux solutions connues dans l’état de la technique.
Un autre objectif est de proposer un procédé de traitement d’une eau chargée en azote dans lequel l’optimisation des conditions de déammonification est réalisée sans délai.
L’invention a donc pour objectif de proposer un procédé de traitement d’une eau chargée en azote qui soit plus économique et au moins aussi efficace que les procédés connus de l’état de la technique.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l’invention.
L’invention propose un procédé de filtration biologique d’une eau chargée en polluants azotés en vue d’en abattre la teneur en azote global (NGL) qui ne nécessite pas ou peu d’apport de source carbonée exogène. De plus, le procédé selon l’invention permet d’optimiser les procédés de déammonification indépendamment des valeurs en azote ammoniacal ou oxydé mesurées à l’issue du procédé selon l’invention.
Le procédé selon l’invention comprend une première étape de nitritation et de filtration, et une deuxième étape de déammonification, de dénitrification et de filtration.
La première étape de nitritation et de filtration consiste à faire transiter une eau à traiter dans un premier réacteur biologique aéré présentant un lit d’un support filtrant et contenant une biomasse autotrophe majoritairement composée de bactéries AOB, grâce à laquelle une partie de l’azote ammoniacal (NH4 +) contenu dans ladite eau à traiter est transformé en nitrites (NO2 -). Cette première étape permet d’obtenir une eau filtrée riche en nitrites et pauvre en nitrates (NO3 -) en sortie du premier réacteur.
La deuxième étape de déammonification, de dénitrification et de filtration consiste à faire transiter, selon un flux ascendant, l’eau riche en nitrites et pauvre en nitrates provenant du premier réacteur dans un second réacteur biologique non aéré. Ce réacteur biologique non aéré présente un premier étage contenant des supports mobiles accueillant une biomasse bactérienne composée majoritairement de bactéries Anammox et de bactéries hétérotrophes, et un second étage contenant un lit d’un support filtrant.
Au cours de la deuxième étape, une autre partie de l’azote ammoniacal, les nitrites provenant du premier réacteur et les nitrites produits par les bactéries hétérotrophes sont transformés majoritairement en azote moléculaire et en une petite quantité de nitrates par les bactéries Anammox (déammonification).
De plus, au cours de cette deuxième étape, les nitrates provenant du premier réacteur et la petite quantité de nitrates produits par les bactéries Anammox sont transformés en nitrites par les bactéries hétérotrophes (dénitrification).
Par ailleurs, lors de la deuxième étape, l’eau provenant du premier étage est à nouveau filtrée dans le second étage.
Le procédé selon l’invention comprend également une étape consistant à évaluer le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de l’eau à sa sortie dudit premier réacteur.
Le procédé selon l’invention comprend en outre, lorsque le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de l’eau à sa sortie dudit premier réacteur est supérieur à une valeur de stœchiométrie prédéterminée, une étape d’adjonction d’eau à traiter à l’eau provenant du premier réacteur de façon à obtenir, en entrée du second réacteur, un mélange présentant un rapport de ses teneurs en nitrites et en azote ammoniacal se rapprochant du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre avec un apport exogène de source de carbone réduit voire nul.
En apportant l’eau à traiter contenant de l’azote ammoniacal dans l’eau issue du premier réacteur, il est possible de rétablir, en entrée du second réacteur, un rapport entre la teneur en nitrites et la teneur en azote ammoniacal proche ou égal au rapport stœchiométrique de la réaction Anammox. Les conditions sont alors optimales pour l’activité de déammonification des bactéries Anammox.
En apportant l’eau à traiter contenant des sources de carbone dans l’eau issue du premier réacteur, il est possible, du fait de la présence de particules en suspension et de matière organique soluble, d’apporter la quantité de carbone organique nécessaire à la bonne activité des bactéries hétérotrophes présentes dans le second réacteur pour le traitement des nitrates. Les particules en suspension seront filtrées dans le second réacteur et la matière organique soluble sera consommée par les bactéries hétérotrophes présentes dans le second réacteur, et ne seront plus présentes dans l’eau traitée à sa sortie du second réacteur. Ainsi, de manière astucieuse, le procédé selon l’invention permet de créer des conditions favorables à l’activité bactérienne hétérotrophe sans nécessiter d’apport exogène de carbone, ou en n’en nécessitant qu’un apport réduit au maximum. Le procédé selon l’invention est donc plus économique et au moins aussi efficace que les procédés connus de l’état de la technique.
Selon un mode de réalisation particulier, la valeur de stœchiométrie prédéterminée est comprise entre 1 et 2,5, de préférence entre à 1,1 et 2, de façon plus préférée entre 1,2 et 1,5.
Ainsi, l’apport d’azote ammoniacal depuis l’eau à traiter est opéré dès que la valeur de stœchiométrie s’éloigne du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox en raison d’un déséquilibre en faveur des nitrites. La valeur de stœchiométrie prédéterminée permet de tolérer une variation des teneurs en azote ammoniacal qui resterait acceptable pour la bonne activité des bactéries Anammox, et ne nuirait pas aux bonnes performances de déammonification dans le second réacteur.
Selon un mode de réalisation, la teneur en nitrites de l’eau à sa sortie dudit premier réacteur est mesurée à l’aide d’une sonde placée à la sortie du premier réacteur.
Selon un mode de réalisation, la teneur en azote ammoniacal de l’eau à sa sortie dudit premier réacteur est mesurée à l’aide d’une sonde placée à la sortie du premier réacteur.
Ces sondes étant placées à la sortie du premier réacteur, elles permettent une évaluation rapide des teneurs en produits azotés dans l’eau destinée à entrer dans le second réacteur. Les informations que ces sondes fournissent vont permettre de rapidement, c’est-à-dire quasi-instantanément, prendre la décision d’ajouter de l’eau à traiter pour rééquilibrer la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal dans l’eau qui va entrer dans le second réacteur.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend en outre la mesure de la teneur en azote ammoniacal de l’eau à traiter, à l’aide d’une sonde située en amont du premier réacteur.
Une telle sonde permet également une lecture rapide des teneurs en azote ammoniacal dans l’eau à traiter et permet de mieux ajuster la quantité d’eau à traiter à ajouter à l’eau issue du premier réacteur.
Selon un mode de réalisation, la biomasse autotrophe du premier réacteur est fixée sur le support filtrant.
Dans ces conditions, la nitrification et la filtration ont lieu en même temps grâce au support filtrant et aux bactéries présentes sur ce support.
Selon un autre mode de réalisation, le premier réacteur comprend un premier étage contenant des supports mobiles et un second étage contenant un lit d’un support filtrant.
Dans ces conditions, la nitrification a principalement lieu dans le premier étage. Naturellement, il est possible que la biomasse autotrophe se développe également sur les supports filtrant du second étage et la nitrification pourra se poursuivre dans le second étage. Les supports filtrant du second étage permettent la filtration de l’eau dans le premier réacteur, que la biomasse bactérienne se soit développée à leur surface ou non. Cette solution est avantageuse car elle permet encore d’améliorer l’efficacité de la nitrification et peut être mise en œuvre aisément dans des installations existantes, qui comprendraient deux réacteurs à deux étages en série.
Selon un mode de réalisation particulier, le support filtrant du premier réacteur et/ou du second réacteur est un lit fixe de particules de granulométrie comprise entre 2 et 6 mm et de densité en vrac comprise entre 15 et 100 kg/m3.
Une telle granulométrie permet de stocker la biomasse et retenir la pollution particulaire. Il est alors possible de filtrer efficacement les particules en suspension ainsi que la matière organique particulaire associée présentes dans l’eau à traiter lors de son passage dans le premier réacteur, ainsi que dans l’eau contenue dans le second réacteur lorsque de l’eau à traiter a été ajoutée à l’eau issue du premier réacteur. De telles particules du support (lit fixe) ont une densité inférieure à celle de l’eau. Ainsi, par flottation, elles se positionnent spontanément en partie haute des réacteurs, ce qui permet également leur nettoyage par lavage gravitaire.
Selon une variante préférentielle de ce mode de réalisation, les particules du support (lit fixe) sont en polystyrène.
Ce matériau est avantageux car il est économique et résistant.
Selon un mode de réalisation, les supports mobiles du second réacteur et/ou, le cas échéant, du premier réacteur, ont une densité comprise entre 900 et 1200 kg/m3, de préférence entre 920 et 980 kg/m3, et comprennent une surface protégée de la collision avec la surface des autres supports mobiles.
De tels supports permettent à la biomasse de bactéries Anammox et à la biomasse de bactéries hétérotrophes de se développer malgré les mouvements provoqués par le flux ascendant de l’eau riche en nitrites et pauvre en nitrates. De tels mouvements peuvent en effet provoquer des collisions entre les supports, ce qui détacherait une partie de la biomasse située à l’extérieur de la surface protégée des collisions.
Selon un mode de réalisation, l’eau à traiter transite dans un décanteur, préalablement à l’amenée de cette eau dans le premier réacteur.
Ce mode de réalisation permet de retirer une partie des particules en suspension et de la matière organique particulaire associée contenues dans l’eau à traiter, qui pourront sédimenter dans le fond du décanteur.
Définitions
Dans le contexte de l’invention, on entend par « réaction Anammox » la réaction de déammonification selon laquelle les nitrites sont transformés par les bactéries Anammox, en présence d’azote ammoniacal, en azote gazeux et en une petite quantité de nitrates. Basée sur les bilans matières (Strouset al.1999), la stœchiométrie détaillée de cette réaction peut s’écrire comme suit :
NH4 ++ 1,32 NO2 -+ 0,066 HCO3 -+ 0,13 H+⇒ 1,02 N2+ 0,26 NO3 -+ 0,066 CH2O0,5N0,15+ 2,03 H2O (équation 1)
Ainsi, au sens de la présente invention, on entend par « rapport stœchiométrique de la réaction Anammox » le rapport molaire de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal qui, en accord avec l’équation 1 ci-dessus, est d’approximativement 1,3. Ce rapport correspond également au ratio massique de l’azote des nitrites sur l’azote ammoniacal (1,3 mg N-NO2/ 1 mg N-NH4).
Au sens de la présente invention, on entend par « valeur de stœchiométrie », sauf mention explicite, le rapport molaire de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal.
Le procédé selon l’invention permet d’apporter de l’azote ammoniacal à l’eau issue du premier réacteur lorsque la valeur de stœchiométrie reflète un déséquilibre dans les nombres stœchiométriques en faveur des nitrites. Ainsi, la « valeur de stœchiométrie prédéterminée » selon l’invention correspond à la plus grande valeur de stœchiométrie acceptable à l’entrée du second réacteur. Il découle de l’équation 1 ci-dessus que la valeur de stœchiométrie optimale est d’environ 1,3. Par conséquent, selon un mode de réalisation, la valeur de stœchiométrie prédéterminée selon l’invention est égale à 1,3.
La valeur de stœchiométrie prédéterminée peut toutefois s’écarter de cette valeur afin de couvrir des variations acceptables des teneurs en nitrites et/ou en azote ammoniacal, sans que cela n’affecte de façon significative l’activité des bactéries Anammox présentes dans le second réacteur. Ainsi, la valeur de stœchiométrie prédéterminée peut être comprise entre 1 et 2,5, de préférence entre 1,1 et 2, de façon plus préférée entre 1,2 et 1,5. En particulier, la valeur de stœchiométrie prédéterminée peut être d’environ 1, environ 1,1, environ 1,2, environ 1,3, environ 1,4, environ 1,5, environ 1,6, environ 1,7, environ 1,8, environ 1,9, environ 2,0, environ 2,1, environ 2,2, environ 2,3, environ 2,4 ou environ 2,5.
Au sens de la présente invention, on entend par « apport exogène de carbone » un ajout de composés organiques, tel que le méthanol, qui ne proviennent pas directement de l’eau à traiter mais qui sont généralement ajoutés à celle-ci pour favoriser l’activité des bactéries hétérotrophes.
Au sens de la présente invention, on entend par « polluants azotés » les dérivés de l’azote présents dans les eaux usées.
Brève description des figures
Description détaillée de l’invention
Les inventeurs ont mis en évidence qu’il était possible d’encore améliorer les procédés de traitement d’une eau chargée en polluants azotés existants, notamment en les rendant plus économiques. En effet, les inventeurs ont montré, de manière astucieuse, qu’il était possible d’utiliser l’eau chargée en polluants azotés (eau à traiter) pour ajuster la stœchiométrie en nitrites et en azote ammoniacal de la réaction Anammox avant l’entrée dans le réacteur dans lequel se tient la réaction Anammox. De plus, l’eau chargée en polluants azotés contient des sources de carbone qui permettent avantageusement de favoriser l’activité des bactéries hétérotrophes responsables de la dénitrification tout en limitant l’apport exogène de sources de carbone, voire en évitant tout apport exogène de sources de carbone. Ainsi, grâce au procédé selon l’invention, la consommation en oxygène peut être réduite jusqu’à 55% et la consommation en source exogène de carbone peut être réduite jusqu’à 100% par rapport aux procédés actuellement mis en œuvre.
Le procédé selon l’invention est un procédé de filtration biologique d’une eau chargée en polluants azotés en vue d’en abattre la teneur en azote global (« NGL » pour N GLobal).
Le procédé de l’invention va être décrit de façon plus détaillée, en faisant référence aux figures à des fins d’illustration seulement, ces références n’ayant pas pour objet de limiter la portée de la présente invention.
Premier réacteur
Le procédé selon l’invention comprend une première étape de nitrification 101 et de filtration 102 qui se produit dans un premier réacteur biologique aéré 10 présentant un lit d’un support filtrant 12. Un tel réacteur peut comprendre des moyens connus d’injection d’oxygène, notamment d’air, tel qu’une rampe située dans la partie inférieure du premier réacteur.
L’eau à traiter 100 est amenée 100a par une canalisation 1 à l’entrée 13 du premier réacteur 10.
Selon un mode de réalisation, tel que schématisé en , l’eau transite dans le premier réacteur 10 selon un flux ascendant et traverse une zone de filtration et de nitrification contenant une biomasse autotrophe majoritairement composée de bactéries AOB fixée sur un lit d’un support filtrant 12.
Dans cette configuration, la nitrification 101 et la filtration 102 ont lieu au même niveau dans le réacteur, et se produisent de manière simultanée. En référence à la , l’eau à traiter 100 est conduite 100a à l’entrée du premier réacteur 10, dans lequel les étapes de nitrification 101 et de filtration 102 seront réalisées simultanément, et la conduite 101a d’un étage à l’autre dans le premier réacteur n’est pas nécessaire.
Selon un autre mode de réalisation, tel que schématisé en , l’eau transite dans le premier réacteur 10 selon un flux ascendant et traverse un premier étage contenant des supports mobiles 11, sur lesquels est fixée une biomasse autotrophe majoritairement composée de bactéries AOB apte à réaliser la nitrification 101. L’eau est ensuite conduite 101a dans le deuxième étage contenant le lit de support filtrant 12 pour permettre la filtration 102 de l’eau. La biomasse autotrophe peut également se développer sur le lit de support filtrant dans ce deuxième étage. Dans ce cas, la filtration 102 s’accompagne d’une activité de nitrification.
De manière générale, le premier réacteur 10 peut contenir d’autres bactéries autotrophes telles que les bactéries NOB. Toutefois, les conditions à l’intérieur du premier réacteur, comme le pH, l’aération, la charge appliquée et/ou la température, sont adaptées de manière à favoriser le développement majoritaire des bactéries AOB au sein de la biomasse autotrophe, selon des techniques connues de l’état de la technique. Le maintien à un faible niveau de densité des bactéries de type NOB limite la transformation des nitrites en nitrates, selon le principe du « shunt des nitrates ». Ainsi, lors de la première étape, une partie de l’azote ammoniacal contenu dans l’eau à traiter est transformé majoritairement en nitrites par les bactéries AOB. L’eau obtenue en sortie 14 du premier réacteur 10, à l’issue de la première étape, est une eau riche en nitrites et pauvre en nitrates.
Le premier réacteur 10 peut également contenir une biomasse bactérienne hétérotrophe participant à l’abattement de la majeure partie du carbone organique dissoucontenu dans l’eau à traiter (oxydation du carbone organique dissou en CO2).
Il est à noter que les bactéries autotrophes et hétérotrophes peuvent se développer, au sein du premier réacteur, sur le lit d’un support filtrant 12 et, le cas échéant, sur les supports mobiles 11.
Le lit fixe de particules filtrantes 12 permet de retenir la matière organique et les particules en suspension présentes dans l’eau au cours de la première étape du procédé selon l’invention.
L’eau riche en nitrites et pauvre en nitrates atteint 102a la sortie 14 du premier réacteur 10. Le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de l’eau à sa sortie 14 du premier réacteur 10 est alors évalué 103.
Second réacteur
L’eau est conduite 103a par une canalisation 2 vers l’entrée 23 du second réacteur biologique non aéré 20. La deuxième étape de dé-ammonification, de dénitrification et de filtration du procédé selon l’invention se produit dans le second réacteur 20. L’eau en entrée 23 du second réacteur 20 traverse le second réacteur 20 selon un flux ascendant. Elle traverse un premier étage 21 contenant des supports mobiles accueillant une biomasse bactérienne composée de bactéries Anammox et de bactéries hétérotrophes. Dans ce premier étage 21, la déammonification et la dénitrification se produisent ensemble 104 grâce à la présence d’une source carbonée. Une autre partie de l’azote ammoniacal, les nitrites provenant du premier réacteur et les nitrites produits par les bactéries hétérotrophes sont transformés majoritairement en azote moléculaire et en une petite quantité de nitrates par les bactéries Anammox (déammonification). Dans le même temps, dans le premier étage 21, les nitrates provenant du premier réacteur et la petite quantité de nitrates produits par les bactéries Anammox sont transformés en nitrites par les bactéries hétérotrophes (dénitrification). Ces nitrites sont alors utilisés par les bactéries Anammox.
L’eau en sortie du premier étage 21 contient ainsi principalement de l’azote moléculaire. Elle transite 104a alors dans le deuxième étage 22, contenant un lit d’un support filtrant, et y subit une étape de filtration 105. Il est à noter que les biomasses bactériennes peuvent également se développer sur le lit filtrant du deuxième étage, permettant à la déammonification et à la dénitrification de se poursuivre simultanément à la filtration dans le deuxième étage.
Supports
De façon préférée, les supports mobiles du premier et/ou du second réacteur ont une densité comprise entre 900 et 1200 kg/m3, de préférence entre 920 et 980 kg/m3, et comprennent une surface protégée de la collision avec la surface des autres supports mobiles. De tels supports mobiles sont par exemple les supports mobiles décrits dans la demande de brevet publiée sous le numéro WO2012/136654.
Selon un mode de réalisation préféré, le support filtrant du premier et/ou du second réacteur est constitué d’un lit fixe de particules de granulométrie comprise entre 2 et 6 mm et de densité en vrac comprise entre 15 et 100 kg/m3. De telles particules permettent de retenir la pollution particulaire. De plus, leur densité inférieure à celle de l’eau permet un lavage des particules par gravité. De préférence, ces particules sont en polystyrène. Selon une variante, ces particules sont en polystyrène expansé.
Eau traitée
L’eau qui quitte 105a le second réacteur 20 est une eau traitée 106. Cette eau traitée est conduite de la sortie 24 du second réacteur 20 par une canalisation 3. Cette eau traitée peut être amenée vers une zone de stockage, une zone de traitement supplémentaire ou une zone de distribution en vue de son utilisation.
Bypass
Lorsque le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de l’eau, évalué 103 à la sortie 14 du premier réacteur 10, est supérieur 103b à une valeur de stœchiométrie prédéterminée, de l’eau à traiter 100 est adjointe 103c à ladite eau provenant dudit premier réacteur 10 grâce à une canalisation 4 dite « bypass ». Cela permet d’obtenir, en entrée 23 du second réacteur 20, un mélange présentant un rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal se rapprochant du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox.
Selon un mode de réalisation, le bypass 4 est une canalisation qui relie la canalisation 1 d’amenée de l’eau à traiter 100 dans le premier réacteur 10 à la canalisation 2 d’amenée de l’eau issue du premier réacteur 10 dans le second réacteur 20. Le bypass 4 peut être équipé d’une vanne (non représentée) pour contrôler l’entrée de l’eau à traiter au niveau de la canalisation 1, et/ou d’une vanne (non représentée) pour contrôler la sortie de l’eau à traiter au niveau de la canalisation 2.
Ainsi, dans le procédé selon l’invention, l’eau en sortie 14 du premier réacteur 10 peut être différente de l’eau en entrée 23 du second réacteur 20.
Les conditions dans le premier réacteur 10 sont ajustées selon des moyens connus pour permettre la transformation efficace de l’azote ammoniacal principalement en nitrites par la biomasse. Ces moyens connus sont par exemple l’aération et la charge appliquée en azote ammoniacal dans le premier réacteur 10. L’ajustement des conditions dans le premier réacteur 10 sont nécessaires lorsque la teneur en nitrites de l’eau devient trop faible par rapport à la teneur en azote ammoniacal, notamment lorsque le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal devient significativement inférieur à une valeur de stœchiométrie prédéterminée.
Comme indiqué précédemment, la valeur de stœchiométrie prédéterminée peut être comprise entre 1 et 2,5, de préférence entre 1,1 et 2, de façon plus préférée entre 1,2 et 1,5. En particulier, la valeur de stœchiométrie prédéterminée peut être d’environ 1, environ 1,1, environ 1,2, environ 1,3, 1,4, environ 1,5, environ 1,6, environ 1,7, environ 1,8, environ 1,9, environ 2,0, environ 2,1, environ 2,2, environ 2,3, environ 2,4 ou environ 2,5.
Comme l’eau à traiter 100 contient des sources de carbone, son adjonction 103c à l’eau issue du premier réacteur 10 permet aussi d’apporter les sources de carbone nécessaires à l’activité des bactéries hétérotrophes du premier étage 21 du second réacteur 20. Ainsi, le procédé selon l’invention est mis en œuvre avec un apport exogène de source de carbone réduit au maximum voire nul. Comme montré dans les exemples, la consommation en carbone est significativement réduite grâce au procédé de l’invention, par rapport aux procédés connus. Une autre conséquence avantageuse du procédé selon l’invention est que la quantité de boues formées par l’apport exogène de sources de carbone est également réduite. Toutefois, il peut être souhaité d’apporter une source de carbone exogène, par exemple lorsque l’eau à traiter n’en contient pas suffisamment pour permettre une activité satisfaisante des bactéries hétérotrophes. Afin de permettre cet apport, le second réacteur 20 peut avantageusement être muni d’une canalisation d’amenée de source de carbone au niveau du premier étage 21. On entend par source de carbone les substrats carbonés facilement biodégradables, tel que le méthanol.
L’évaluation 103 du rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal est effectuée à partir de valeurs mesurées des teneurs en nitrites et en nitrates. Cette évaluation peut être effectuée grâce à un appareil de calcul connu, comme par exemple un outil de calcul mis en œuvre par ordinateur. Un tel ordinateur peut avantageusement contrôler l’ouverture et la fermeture de la ou les vanne(s) pouvant équiper le bypass 4, lorsqu’elles sont présentes.
La mesure de la teneur en nitrites peut être réalisée par tout moyen connu. Selon un mode de réalisation, la mesure de la teneur en nitrites est réalisée par une sonde 31. L’utilisation d’une sonde 31 est avantageuse car elle permet de prendre des mesures en continu de la teneur en nitrites dans l’eau. De telles sondes sont disponibles commercialement, comme par exemple la sonde Nitrite "OPUS" commercialisée par la société Trios.
La mesure de la teneur en azote ammoniacal peut être réalisée par tout moyen connu. Selon un mode de réalisation, la mesure de la teneur en azote ammoniacal est réalisée par une sonde 32. L’utilisation d’une sonde est avantageuse car elle permet de prendre des mesures en continu de la teneur en azote ammoniacal dans l’eau. Un exemple de sonde convenant à la mesure de la teneur en azote ammoniacal selon l’invention est l’analyseur d’ammonium commercialisé sous la marque AMTAX de la société Hach.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend en outre la mesure de la teneur en azote ammoniacal de l’eau à traiter 100. Cette mesure peut être réalisée par tout moyen connu. Dans un mode de réalisation particulier, cette mesure est réalisée à l’aide d’une sonde 33 située en amont du premier réacteur 10, par exemple sur la canalisation 1. Un exemple de sonde convenant à la mesure de la teneur en azote ammoniacal selon l’invention est l’analyseur d’ammonium commercialisé sous la marque AMTAX de la société Hach.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend également la mesure de la teneur en nitrates dans l’eau en sortie du premier réacteur 10. Cette mesure peut être effectuée par tout moyen connu, en particulier par une sonde (non représentée) placée au niveau de la sortie du premier réacteur, par exemple sur la canalisation 2. Cette mesure permet la détection rapide de nitrates, et ainsi réduire l’apport d’air dans le premier réacteur afin de limiter le développement de la biomasse bactérienne de type NOB.
Il est possible de faire subir à l’eau à traiter un ou plusieurs traitements préliminaires, avant son amenée dans le premier réacteur 10. Notamment, afin de réduire la quantité de particules en suspension dans l’eau à traiter avant son entrée dans le premier réacteur, le procédé selon la présente invention peut comprendre une étape préalable consistant à faire transiter l’eau à traiter dans un décanteur.
Exemples
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif.
Une station de traitement des eaux est aménagée afin de mettre en œuvre le procédé selon l’invention. En particulier, un premier réacteur biologique aéré suivi d’un second réacteur biologique non-aéré sont installés, reliés par une canalisation munie de sondes de mesure de la teneur en nitrites et en azote ammoniacal. La canalisation d’amenée de l’eau à traiter dans le premier réacteur est modifiée de manière à communiquer également avec une canalisation « bypass ». La canalisation bypass rejoint la canalisation reliant les deux réacteurs entre eux en amont de l’entrée dans le second réacteur.
Le premier réacteur biologique aéré 10 contient une biomasse autotrophe majoritairement composée de bactéries AOB fixée sur un support filtrant 12. Il contient également une biomasse hétérotrophe permettant d’abattre le carbone organique dissou. Le second réacteur biologique non aéré 20 présente un premier étage contenant des supports mobiles 21 accueillant une biomasse bactérienne composée de bactéries Anammox et de bactéries hétérotrophes, et un second étage contenant un lit d’un support filtrant 22, sur lequel les biomasses bactériennes peuvent également être fixées.
Une eau chargée en polluants azotés 100 est amenée 100a dans le premier réacteur 10, dans lequel les conditions d’aération et de charge en azote sont paramétrées de manière à favoriser la nitrification de l’azote ammoniacal. En sortie 14 du premier réacteur, l’eau est riche en nitrites et pauvre en nitrates. Les teneurs en nitrites et en azote ammoniacal de l’eau en sortie du premier réacteur sont mesurées grâce aux sondes 31, 32. Le rapport molaire de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal est mesuré et, lorsque la valeur de ce rapport est supérieure à 1,7, de l’eau à traiter 100 est injectée 103c dans le bypass 4. L’eau à traiter est mélangée à l’eau issue du premier réacteur 10, en amont de l’entrée 23 du second réacteur 20, de manière à ce que mélange présente un rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal se rapprochant du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox.
La consommation en oxygène et la consommation en source de carbone sont mesurées, rapportées à la quantité d’azote traité, et comparées aux valeurs obtenues par les procédés conventionnels.
Références
Strous M, Kuenen JG, Jetten MS. Key physiology of anaerobic ammonium oxidation. Appl Environ Microbiol. 1999 Jul;65(7):3248-50. doi: 10.1128/AEM.65.7.3248-3250.1999. PMID: 10388731; PMCID: PMC91484.
Claims (11)
- Procédé de filtration biologique d’une eau chargée en polluants azotés en vue d’en abattre la teneur en azote global (NGL) caractérisé en ce qu’il comprend :
- une première étape de nitritation et de filtration consistant à faire transiter une eau à traiter dans un premier réacteur biologique aéré présentant un lit d’un support filtrant et contenant une biomasse autotrophe majoritairement composée de bactéries AOB, grâce à laquelle une partie de l’azote ammoniacal (NH4+) contenu dans ladite eau à traiter est transformé en nitrites (NO2 -), ladite première étape permettant l’obtention en sortie dudit premier réacteur d’une eau filtrée riche en nitrites et pauvre en nitrates (NO3 -) ;
- une deuxième étape de déammonification, de dénitrification et de filtration consistant à faire transiter, selon un flux ascendant, ladite eau riche en nitrites et pauvre en nitrates provenant dudit premier réacteur dans un second réacteur biologique non aéré présentant
i) un premier étage contenant des supports mobiles accueillant une biomasse bactérienne composée majoritairement de bactéries Anammox et aussi de bactéries hétérotrophes, et
ii) un second étage contenant un lit d’un support filtrant,
au cours de laquelle une autre partie de l’azote ammoniacal, les nitrites provenant du premier réacteur et les nitrites produits par les bactéries hétérotrophes sont transformés majoritairement en azote moléculaire et en une petite quantité de nitrates par les bactéries Anammox (déammonification),
au cours de laquelle les nitrates provenant du premier réacteur et la petite quantité de nitrates produits par les bactéries Anammox sont transformés en nitrites par les bactéries hétérotrophes (dénitrification) ;
et au cours de laquelle l’eau provenant dudit premier étage est à nouveau filtrée dans le second étage ;
- une étape consistant à évaluer le rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal de ladite eau à sa sortie dudit premier réacteur ;
- lorsque ledit rapport est supérieur à une valeur de stœchiométrie prédéterminée, une étape d’adjonction d’eau à traiter à ladite eau provenant dudit premier réacteur de façon à obtenir, en entrée du second réacteur, un mélange présentant un rapport de la teneur en nitrites sur la teneur en azote ammoniacal se rapprochant du rapport stœchiométrique de la réaction Anammox,
ledit procédé étant mis en œuvre avec un apport exogène de source de carbone réduit voire nul. - Procédé de filtration biologique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de stœchiométrie prédéterminée est comprise entre 1 et 2,5, de préférence entre 1,1 et 2, de façon plus préférée entre 1,2 et 1,5.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite teneur en nitrites de ladite eau à sa sortie dudit premier réacteur est mesurée à l’aide d’une sonde placée à la sortie dudit premier réacteur.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite teneur en azote ammoniacal de ladite eau à sa sortie dudit premier réacteur est mesurée à l’aide d’une sonde placée à la sortie dudit premier réacteur.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre la mesure de la teneur en azote ammoniacal de ladite eau à traiter, à l’aide d’une sonde située en amont dudit premier réacteur.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite biomasse autotrophe dans le premier réacteur est fixée sur ledit support filtrant.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit premier réacteur comprend i) un premier étage contenant des supports mobiles et ii) un second étage contenant ledit lit d’un support filtrant.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support filtrant du premier réacteur et/ou du second réacteur est un lit fixe de particules de granulométrie comprise entre 2 et 6 mm et de densité en vrac comprise entre .
- Procédé de filtration biologique selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites particules sont en polystyrène.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits supports mobiles du second réacteur et/ou, le cas échéant, du premier réacteur, ont une densité comprise entre 900 et 1200 kg/m3, de préférence entre 920 et 980 kg/m3, et comprennent une surface protégée de la collision avec la surface des autres supports mobiles.
- Procédé de filtration biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite eau à traiter transite dans un décanteur, préalablement à l’amenée de ladite eau dans le premier réacteur.
Priority Applications (10)
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62262793A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-14 | Shimizu Constr Co Ltd | 接触濾過一体型流動床式リアクタ− |
| WO2012136654A1 (fr) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Réacteur et méthode de purification biologique améliorée des eaux usées |
| US20140238931A1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-08-28 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Process for Treating Municiple Wastewater Employing Two Sequencing Biofilm Batch Reactors |
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| US20180257966A1 (en) | 2015-09-23 | 2018-09-13 | Bkt Co., Ltd. | Wastewater treatment apparatus adopting biofiltration process for pretreatment of shortened nitrogen removal process |
| CN109607777A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-12 | 苏伊士水务工程有限责任公司 | 利用厌氧氨氧化技术的污水深度处理系统和方法 |
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Patent Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62262793A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-14 | Shimizu Constr Co Ltd | 接触濾過一体型流動床式リアクタ− |
| WO2012136654A1 (fr) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Réacteur et méthode de purification biologique améliorée des eaux usées |
| US20140238931A1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-08-28 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Process for Treating Municiple Wastewater Employing Two Sequencing Biofilm Batch Reactors |
| US20180257966A1 (en) | 2015-09-23 | 2018-09-13 | Bkt Co., Ltd. | Wastewater treatment apparatus adopting biofiltration process for pretreatment of shortened nitrogen removal process |
| WO2018009348A1 (fr) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Murthy Sudhir N | Procédé et appareil permettant l'élimination de nutriment avec addition de carbone |
| CN109607777A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-12 | 苏伊士水务工程有限责任公司 | 利用厌氧氨氧化技术的污水深度处理系统和方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| STROUS MKUENEN JGJETTEN MS: "Key physiology of anaerobic ammonium oxidation", APPL ENVIRON MICROBIOL., vol. 65, no. 7, July 1999 (1999-07-01), pages 3248 - 50 |
| SUI QIANWEN ET AL: "Advanced nitrogen removal in a fixed-bed anaerobic ammonia oxidation reactor following an anoxic/oxic reactor: Nitrogen removal contributions and mechanisms", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 320, 22 October 2020 (2020-10-22), XP086395487, ISSN: 0960-8524, [retrieved on 20201022], DOI: 10.1016/J.BIORTECH.2020.124297 * |
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