Que sont la nitrification et la dénitrification à court terme ?

Dans le domaine de la dénitrification biologique, la nitrification à courte portée et la dénitrification à courte portée sont deux processus importants. Ils franchissent les voies traditionnelles de nitrification et de dénitrification complètes et permettent une élimination efficace de l'azote en régulant la structure de la communauté microbienne.

01 Nitrification à court terme

La nitrification à court terme fait référence au processus dans lequel, au cours du processus de dénitrification biologique, le processus d'oxydation de l'azote ammoniacal est effectué uniquement jusqu'au stade nitrite par des moyens de contrôle de processus spécifiques, c'est-à-dire que l'azote ammoniacal (NH₄⁺) est d'abord oxydé en nitrite ( NO₂⁻), et le nitrite n'est plus oxydé davantage en nitrate (NO₃⁻). Ce processus dépend principalement de l’amélioration de l’activité des bactéries oxydantes de l’ammoniac (AOB) et de l’inhibition efficace de l’activité des bactéries nitrifiantes (NOB). L'avantage de la nitrification à court terme est qu'elle réduit la consommation d'oxygène et la demande en source de carbone, réduit la charge de l'étape de dénitrification suivante et améliore ainsi l'efficacité de dénitrification de l'ensemble du système.

Facteurs d’influence et stratégies d’optimisation :

Concentration à FAIRE : L'OD doit être strictement contrôlée à 0,5-1,5 mg/L pour inhiber les bactéries nitrifiantes et bénéficier aux bactéries oxydantes de l'ammoniac.

Valeur de température et de pH : Une température appropriée (20-30 ℃) et un environnement de pH neutre à faiblement alcalin sont propices au fonctionnement stable de

nitrification à court terme.

SRT (âge des boues) : Un raccourcissement approprié du SRT est propice à la culture sélective de bactéries nitrifiantes à court terme.

Charge influente : Maintenir une charge stable en azote ammoniacal pour éviter d'endommager le système de nitrification à courte portée causé par un choc.

02 Dénitrification à courte portée

La dénitrification à courte portée fait référence à la réduction directe du nitrate ou du nitrite en azote gazeux (N₂), en sautant l'étape de réduction du NO₃⁻ en NO₂⁻ dans le processus de dénitrification conventionnel. Ce processus nécessite généralement des bactéries dénitrifiantes spéciales qui peuvent utiliser directement le nitrite comme accepteur d'électrons pour la réaction de dénitrification dans un environnement anoxique. La dénitrification à courte portée peut non seulement éviter le produit intermédiaire - l'oxyde nitrique (NO) produit dans le processus de dénitrification traditionnel, réduisant ainsi la pression environnementale, mais également améliorer le taux d'élimination total de l'azote et économiser l'apport de source de carbone organique.

Facteurs d’influence et stratégies d’optimisation :

Milieu anoxique : Des conditions anoxiques strictes sont à la base de la dénitrification à courte portée, et l'OD doit être contrôlée en dessous de 0,5 mg/L.

Valeur pH : Un pH compris entre 6,0 et 8,0 est propice à la croissance et à l’activité des bactéries dénitrifiantes à courte portée.

Température: Une température appropriée (20-30℃) contribue à augmenter le taux de dénitrification.

Type de source de carbone et approvisionnement : sélectionner des sources de carbone facilement dégradables et efficaces, et augmenter de manière appropriée l’offre de carbone pour promouvoir la dénitrification à court terme.

État d'écoulement et mélange dans le réacteur : assurer un mélange uniforme dans le réacteur pour éviter une concentration excessive d'oxygène dans les zones locales.

03Comment réguler les communautés microbiennes pour obtenir une nitrification et une dénitrification à court terme ?

Contrôle de l'oxygène dissous : La réalisation de la nitrification à court terme dépend de l'inhibition de l'activité des bactéries nitrifiantes (NOB). Habituellement, la concentration en oxygène dissous dans le réacteur est strictement contrôlée pour maintenir un faible niveau capable d'assurer le fonctionnement normal des bactéries oxydantes de l'ammoniac (AOB) et d'inhiber la croissance des NOB.

Régulation de la température et du pH : Différentes populations microbiennes ont une adaptabilité différente aux conditions environnementales. En ajustant la température et la valeur du pH du réacteur, l'activité de la communauté bactérienne cible peut être favorisée de manière sélective. Par exemple, certains AOB spécifiques peuvent avoir une activité plus élevée à des températures plus basses ou dans une plage de pH spécifique.

Optimisation du SRT (âge des boues) et du HRT (temps de rétention hydraulique) : Un réglage raisonnable de l’âge des boues et du temps de rétention hydraulique du bioréacteur peut contribuer à enrichir sélectivement l’AOB tout en éliminant ou en inhibant la prolifération des NOB.

Alternance d’aération et de traitement anoxique : Utiliser une aération intermittente ou un traitement segmenté pour créer des conditions environnementales propices à la nitrification et à la dénitrification à court terme. Par exemple, convertissez d'abord l'azote ammoniacal en nitrite dans des conditions aérobies, puis passez rapidement à des conditions anoxiques ou anaérobies afin que le nitrite soit directement réduit en azote.

Ajout d'inhibiteurs : Certains produits chimiques peuvent être utilisés comme inhibiteurs du NOB, tels que le méthanol, l'isopropanol, etc., qui peuvent inhiber efficacement l'activité du NOB, obtenant ainsi une nitrification à court terme.

Stratégie d’ajout de sources de carbone : L'ajout approprié d'une source de carbone peut réguler le processus de dénitrification, de sorte que le nitrite soit utilisé comme accepteur d'électrons avant le nitrate, permettant ainsi une dénitrification à court terme.

En résumé, grâce à une série de méthodes précises de contrôle des processus, les processus de nitrification et de dénitrification à court terme peuvent être induits avec succès et exploités de manière stable dans les systèmes de traitement des eaux usées, améliorant ainsi l'efficacité de la dénitrification, réduisant la consommation d'énergie et réduisant la génération de sous-produits.