Zone anoxique dans le traitement des eaux usées

Avant-propos :

Une « zone anoxique » fait référence à une région d'une usine/d'un système de traitement des eaux usées qui manque d'oxygène dissous (OD). En règle générale, l'eau contenant moins de 0,5 ppm d'OD est considérée comme « anoxique ». Les conditions anoxiques surviennent lorsque les micro-organismes (bactéries) oxydent la matière organique à un rythme plus rapide que le taux d'apport d'OD.

Il convient de noter que "anaérobie" est souvent utilisé à tort à la place de "anoxique". "Anoxique" signifie spécifiquement l'absence d'oxygène, tandis que "anaérobie" indique l'absence d'accepteurs d'électrons comme l'oxygène, les nitrates et les sulfates.

Le traitement des eaux usées est un processus critique qui garantit l'élimination ou la réutilisation en toute sécurité des eaux usées, protégeant à la fois la santé humaine et l'environnement. Un élément clé du traitement des eaux usées est le zone anoxique, qui joue un rôle critique dans la réduction des charges d'azote et l'amélioration de l'efficacité du traitement .

Qu'est-ce qu'une zone anoxique ?

Une zone anoxique est une section d'un processus de traitement des eaux usées où les niveaux d'oxygène sont intentionnellement maintenus bas pour favoriser la croissance de micro-organismes qui n'ont pas besoin d'oxygène pour leur métabolisme.

Les zones anoxiques sont généralement situées après le bassin de décantation primaire et avant le processus de traitement aérobie. Lors de la dénitrification, les micro-organismes utilisent le nitrate et le nitrite comme accepteurs d'électrons, ce qui leur permet de décomposer la matière organique dans les eaux usées sans avoir besoin d'oxygène. Ce processus réduit non seulement la quantité d'azote dans les eaux usées, mais produit également de l'azote gazeux, qui est un sous-produit inoffensif qui est rejeté dans l'atmosphère.

Pourquoi la zone anoxique est-elle importante ?

L'excès d'azote dans les eaux usées peut causer des problèmes environnementaux tels que l'eutrophisation, où des concentrations excessives de nutriments entraînent une croissance excessive des plantes et des algues et épuisent les niveaux d'oxygène dans les plans d'eau, ce qui peut nuire à la vie aquatique. En réduisant la charge d'azote avant le processus de traitement aérobie, l'efficacité globale du traitement est améliorée et l'impact environnemental des eaux usées traitées est réduit.

Cela peut être particulièrement important dans les zones où les eaux usées traitées sont rejetées dans des écosystèmes aquatiques sensibles.

Conception et Exploitation des Zones Anoxiques :

La conception et le fonctionnement des zones anoxiques sont essentiels à leur efficacité à réduire les charges d'azote. La taille et la forme de la zone anoxique, le débit des eaux usées, ainsi que le type et la quantité de source de carbone jouent tous un rôle dans la détermination du taux de dénitrification. L'utilisation de systèmes de surveillance et de contrôle appropriés peut également garantir le bon fonctionnement de la zone anoxique.

Une zone anoxique plus grande fournira plus d'espace pour que les bactéries dénitrifiantes se développent et décomposent la matière organique, tandis qu'une zone anoxique plus petite peut entraîner une dénitrification incomplète. La forme de la zone anoxique peut également avoir un impact sur son efficacité, certaines conceptions favorisant un meilleur mélange et une meilleure distribution des eaux usées et des micro-organismes.

Un débit plus lent peut laisser plus de temps pour que la dénitrification se produise, tandis qu'un débit plus rapide peut ne pas fournir suffisamment de temps pour une dénitrification complète. Le temps de rétention hydraulique (HRT) est un paramètre clé utilisé pour déterminer le débit approprié pour les zones anoxiques, avec des HRT plus longs généralement associés à des taux de dénitrification plus élevés.

Les bactéries dénitrifiantes ont besoin d'une source de carbone organique pour effectuer la dénitrification, et la disponibilité et le type de source de carbone peuvent avoir un impact sur l'efficacité de la dénitrification. Certaines sources courantes de carbone comprennent le méthanol, l'éthanol et l'acétate, et la quantité et le type de source de carbone appropriés dépendront de facteurs tels que la charge d'azote et le type d'eaux usées traitées.

Défis et limites :

Bien que les zones anoxiques puissent être efficaces pour réduire les charges d'azote, elles peuvent également faire face à un certain nombre de défis et de limites. Un défi est la disponibilité de la source de carbone, qui est essentielle pour favoriser la dénitrification. Dans certains cas, la quantité de source de carbone peut être insuffisante pour supporter l'activité microbienne nécessaire, ce qui peut limiter l'efficacité de la zone anoxique. D'autres défis peuvent inclure la présence d'autres contaminants dans les eaux usées, qui peuvent inhiber la dénitrification et réduire l'efficacité globale du processus de traitement.

Disponibilité limitée de carbone organique : L'une des principales limites des zones anoxiques est la disponibilité limitée de carbone organique dans les eaux usées. La dénitrification nécessite une source de carbone organique pour les bactéries dénitrifiantes à utiliser comme source d'énergie, et si la source de carbone est limitée, l'efficacité de la dénitrification peut être réduite.

Concurrence avec d'autres processus microbiens : Les zones anoxiques peuvent également faire face à la concurrence d'autres processus microbiens dans le système de traitement des eaux usées, tels que la nitrification ou l'élimination du phosphore. Ces processus peuvent consommer la source de carbone disponible et limiter la disponibilité du carbone organique pour la dénitrification.

Sensibilité aux facteurs environnementaux : Les zones anoxiques peuvent être sensibles aux changements de facteurs environnementaux, tels que la température, le pH et la disponibilité de l'oxygène. Des modifications de ces facteurs peuvent avoir un impact sur l'activité des bactéries dénitrifiantes et réduire l'efficacité de la dénitrification.

Besoins énergétiques élevés : Dans certains cas, les zones anoxiques peuvent nécessiter des apports énergétiques importants pour maintenir les conditions environnementales souhaitées. Par exemple, des systèmes de recirculation ou d'aération peuvent être nécessaires pour maintenir un mélange et des niveaux d'oxygène adéquats dans les eaux usées.

Applicabilité limitée à certains types d'eaux usées : Les zones anoxiques peuvent ne pas être efficaces pour traiter certains types d'eaux usées, telles que celles à faible teneur en matières organiques ou celles à forte teneur en azote sous une forme qui ne peut pas être facilement convertie en nitrate ou en nitrite.

Défis d'entretien : Les zones anoxiques nécessitent une maintenance et une surveillance régulières pour assurer un bon fonctionnement et prévenir des problèmes tels que le colmatage ou la contamination bactérienne.