Traitement biologique d'effluents azotés avec arrêt de la nitrification au stade nitrite

Biological removal of nitrogen from wastewater by short-cut nitrification-denitrification (nitrite route)

• Auteur / Autrice : Daisy Bougard
• Direction : Nicolas Bernet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des aliments. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Montpellier, ENSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microbiologie moléculaire

Azote

Dénitrification

Nitrites

Mots clés libres

Traitement d'effluents

Traitement biologique

Résumé

Ce travail porte sur un nouveau concept de traitement d'effluents fortement chargés en azote ammoniacal, basé sur l'accumulation de nitrite lors de l'étape de nitrification. Dans un premier temps l'application de conditions opératoires différentes sur le démarrage de trois réacteurs à lit turbulé inverse nitrifiant n'a pas permis d'influencer la sélection de la communauté microbienne formant le biofilm. Deux stratégies ont ensuite été utilisées successivement dans un même réacteur pour obtenir une accumulation stable de nitrite : l'augmentation de la température à 35°C et la régulation par logique floue du débit d'alimentation en azote ammoniacal en fonction des concentrations en oxygène dissous et en ammonium résiduel. Des émissions de protoxyde d'azote non négligeables ont été mesurées lors de la nitrification dans ce procédé. La dynamique des populations bactériennes dans le réacteur a été suivie par SSCP. Cette étude a permis de montrer l'influence de la charge et de la température de fonctionnement sur la communauté microbienne du réacteur avec notamment un changement d'espèce de Nitrosomonas au cours du temps. Les techniques utilisées n'ont pas permis de détecter de bactéries nitratantes connues. Dans un dernier temps, la réduction du nitrite par dénitrification et par l'oxydation anaérobie de l'ammonium (ANAMMOX) a été évaluée. La dénitrification du nitrite plutôt que du nitrate permet de réduire les besoins en matière organique de 38% et la production de boue de 48%.

This work deals with a new concept of nitrogen removal in strong wastewater based on nitrite accumulation in nitrification. Initially, application of different operating conditions on the start-up of three inverse turbulent bed reactors for nitrification did not influence the selection of the microbial community in the biofilm. Two successive strategies have then been used in the same reactor to obtain a stable nitrite build-up : increasing temperature to 35°C and fuzzy logic control of nitrogen loading according to dissolved oxygen and ammonium concentrations in the reactor. Nitrous oxide emissions have been shown to be significant during nitrification in this process. Dynamics of bacterial populations in the reactor have been monitored by SSCP analysis. This study showed an influence of nitrogen loading rate and operating temperature on the microbial community; especially a change in Nitrosomonas species during the experiment. Techniques used did not permit to detect described nitrite-oxidising bacteria. Lastly, nitrite reduction has been studied by classical denitrification and by anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX). Denitrification of nitrite instead of nitrate has shown a 38% reduction of organic carbon requirement and a 48% reduction of sludge production.