Traitement de l’Azote en Station d’Épuration
Comprendre le Traitement de l’Azote en Station d’Épuration
Vous êtes un ingénieur en traitement des eaux travaillant pour une municipalité. La station d’épuration locale traite les eaux usées d’une ville de 50 000 habitants.
Vous êtes chargé de vérifier l’efficacité du système de traitement biologique de l’azote et de proposer des ajustements si nécessaire pour améliorer l’efficacité du processus.
Pour comprendre le Calcul de débit parasite en assainissement, cliquez sur le lien.
Données:
- Débit d’eaux usées entrant dans la station : 15 000 m³/jour
- Concentration moyenne d’azote total entrant (NTK : azote total Kjeldahl) : 40 mg/L
- Concentration moyenne d’ammonium (NH4+) dans les eaux usées entrantes : 25 mg/L
- Le processus de traitement actuel réduit l’azote ammoniacal à 5 mg/L dans l’effluent traité.
- Objectif réglementaire pour l’azote ammoniacal dans l’effluent : moins de 3 mg/L
- Les réactions de nitrification et de dénitrification sont utilisées pour le traitement de l’azote.
Questions:
- Calcul de la charge d’azote entrant : Calculez la charge journalière totale d’azote (en kg/jour) entrant dans la station.
- Efficacité de la nitrification :
- a. Calculez l’efficacité de la nitrification en termes de réduction de l’ammonium.
- b. Estimez la quantité d’azote sous forme d’ammonium qui est transformée en nitrate.
- Calcul de la dénitrification :
- a. Si le processus de dénitrification élimine 80% du nitrate formé, calculez la concentration de nitrate restant dans l’effluent traité.
- b. Estimez la charge totale d’azote dans l’effluent traité, en tenant compte de l’azote ammoniacal et du nitrate.
- Proposition d’amélioration : Sur la base de vos calculs, proposez une stratégie pour améliorer l’efficacité de la dénitrification afin de respecter l’objectif réglementaire.
Correction : Traitement de l’Azote en Station d’Épuration
1. Calcul de la charge d’azote entrant
Formule utilisée :
- Charge d’azote:
\[ = \frac{\text{Concentration d’azote (mg/L)} \times \text{Débit (m³/jour)}}{1000} \]
Substitution des valeurs et calcul :
\[ = \frac{40 \, \text{mg/L} \times 15,000 \, \text{m³/jour}}{1000} \] \[ = 600 \, \text{kg/jour} \]
2. Efficacité de la nitrification
a. Réduction de l’ammonium
- Efficacité de la nitrification:
\[ = \left(\frac{25 \, \text{mg/L} – 5 \, \text{mg/L}}{25 \, \text{mg/L}}\right) \times 100 \] \[= 80\% \]
b. Quantité d’azote ammoniacal transformé en nitrate
\( \text{NH4+ transformé} = 25 \, \text{mg/L} – 5 \, \text{mg/L} = 20 \, \text{mg/L} \)
- Charge d’azote transformée en nitrate:
\[ = \frac{20 \, \text{mg/L} \times 15,000 \, \text{m³/jour}}{1000} \] \[ = 300 \, \text{kg/jour} \]
3. Calcul de la dénitrification
a. Concentration de nitrate restant dans l’effluent traité
- Nitrate éliminé:
\[ = 300 \, \text{kg/jour} \times 0.80 \] \[ = 240 \, \text{kg/jour} \]
- Nitrate restant:
\[ = 300 \, \text{kg/jour} – 240 \, \text{kg/jour} \] \[ = 60 \, \text{kg/jour} \]
- Concentration de nitrate dans l’effluent:
\[ = \frac{60 \, \text{kg/jour} \times 1000}{15,000 \, \text{m³/jour}} \] \[ = 4 \, \text{mg/L} \]
b. Charge totale d’azote dans l’effluent traité:
- Charge d’azote NH4+:
\[ = \frac{5 \, \text{mg/L} \times 15,000 \, \text{m³/jour}}{1000} \] \[ = 75 \, \text{kg/jour} \]
- Charge totale d’azote dans l’effluent:
\[ = 75 \, \text{kg/jour} + 60 \, \text{kg/jour} \] \[ = 135 \, \text{kg/jour} \]
- Concentration totale d’azote dans l’effluent:
\[ = \frac{135 \, \text{kg/jour} \times 1000}{15,000 \, \text{m³/jour}} \] \[ = 9 \, \text{mg/L} \]
4. Proposition d’amélioration
La station d’épuration doit atteindre un objectif réglementaire de moins de 3 mg/L pour l’azote ammoniacal et réduire la concentration totale d’azote.
Voici les améliorations proposées :
- Augmenter l’efficacité de la dénitrification : En augmentant la capacité des réacteurs de dénitrification ou en optimisant les conditions opérationnelles (pH, température, apport en carbone).
- Optimisation du processus de nitrification : Examiner les conditions aérobies pour une transformation plus complète de l’ammonium en nitrate, avant la dénitrification.
- Contrôle avancé et instrumentation : Utiliser des capteurs et des contrôleurs en ligne pour ajuster les processus en temps réel afin de maximiser l’efficacité de traitement de l’azote.
Traitement de l’Azote en Station d’Épuration
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