Études des émissions de protoxyde d'azote lors du traitement biologique d'effluents azotés par dénitrification

Nitrous oxide emissions during biological denitrification

• Auteur / Autrice : Nouceiba Adouani
• Direction : Olivier Sire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lorient

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz à effet de serre -- Réduction

Protoxyde d'azote

Modèles mathématiques

Eaux usées -- Épuration -- Procédé des boues activées

Eaux usées -- Épuration -- Dénitrification

Résumé

Lors du traitement biologique de l'azote par dénitrification à boues activées, des oxydes d'azote sont émis pami lesquels le protoxyde d'azote (N,O), un puissant gaz à effet de serre. Les travaux effectués sur un réacteur fonctionnant en batch, et la variation de plusieurs paramètres physicochimiques ont permis de suggérer plusieurs conclusions. La source de carbone est cruciale quant aux émissions d'oxydes d'azote (74% de N-N,O, 7,4% et 1,7% respectivement pour l'acétate, l'OCDE et l'éthanol). De plus, il apparaît systématiquement que les émissions de N,O sont observées en présence de nitrites et dans des proportions d'autant plus importantes que la concentration en nitrites est élevée. La température est le paramètre qui influe le plus les émissions d'oxydes d'azote. Plus les températures sont faibles, plus les émissions gazeuses sont importantes principalement à cause du ralentissement des activités enzymatiques. Les émissions de N,O augmentent de 13 à 82% lorsque la température varie de 20 à SoC. D'autre part, sur une gamme de pH allant de 6,5 à 8, seul le pH de 6,5 génère des émissions de NO (2,7 % de N-NO) et un maximum de N,O émis (23%) contre 6%, 8% et 7% respectivement pour les pH 7, 7,5 et 8 et cela à 20°C. Les variations des concentrations en substrats et de leur ratio DCO/N entre 3,5 et 5 sont les paramètres qui ont conduit aux plus faibles émissions. Une partie de ces résultats a été modélisée par ASMI, une autre sous PLAS. La mise en cohérence de l'ensemble des constatations expérimentales nous a conduit à présenter un schéma réactionnel alternatif de la dénitrification.

N itrogen removal du ring biological denitrification with activated sludge generates gas emissions especially a powerful greenhouse gas, the nitrous oxide (N,O). This research aimed at determining the fundamental factors governing the production and emission of N,O. The experimental work was carried out with a ten liters batch reactor. Thanks to this work, we were able to draw and suggest many conclusions. The carbon source choice is very important as for N,O emitted quantity (74% ofN-N,O, 7. 4% and 1. 7% for acetate, OCDE and ethanol respectively). Moreover, it appears that N,O emissions are systematically observed when nitrites are present and their concentrations increased with the increase of nitrites concentrations. We also noticed that temperature is the most important parameter as for N,O emissions, low temperatures generates more emissions principally because of slowed enzymatic activities. N,O emissions moved from 13% to 82% wh en temperature was modified from 20 to soc. The impact of pH on denitrification (at 20°C) was demonstrated at pH=6. 5 with 23% of N,O emissions and the appearance of the intermediary NO at 2. 7% (N-NO), while pH of 7, 7. 5 and 8 generates the lowest and nearly identical N,O emissions. Variations of substrates concentrations and their ratio DCO/N between 3. 5 and 5 were identified as the less impacting factors on N,O emissions. Some of our experiences were modelled with ASM l, and sorne other results with the software PLAS. To put in coherence the whole experimental observations, we present an alternative scheme for denitrification reactions.