Le traitement biologique est l'utilisation de micro-organismes pour dégrader la matière organique dans les eaux usées, principalement divisée en traitement biologique anaérobie et aérobie.
Traitement biologique anaérobie: Le principe du traitement biologique anaérobie est d'utiliser des microorganismes anaérobies pour métaboliser les substances organiques dans un environnement exempt d'oxygène, les convertir en méthane (CH4), en dioxyde de carbone (CO2) et en d'autres produits intermédiaires. Ce processus est connu sous le nom de digestion anaérobie.
Traitement biologique aérobie: Dans des conditions aérobies, les microorganismes transforment la matière organique en dioxyde de carbone et en eau par respiration, tout en éliminant les polluants tels que l'azote ammoniacal et le phosphore.
Les paramètres suivants doivent être surveillés pendant le traitement anaérobie:
pH
Les microorganismes anaérobies sont sensibles au pH de l'environnement, en particulier dans des conditions acides ou alcalines, où leur activité métabolique peut être inhibée. La plage de pH optimale pour la plupart des microorganismes anaérobies est de 6,5-8.0. La surveillance du pH aide à déterminer si le système se trouve dans des conditions environnementales appropriées et empêche une acidification ou une alcalinisation excessive.
Oxygène dissous (OD)
Pendant le traitement anaérobie, l'oxygène dissous devrait être proche de zéro, car les microorganismes anaérobies poussent dans un environnement exempt d'oxygène. Si la concentration d'oxygène dissous est trop élevée, elle peut inhiber l'activité des microorganismes anaérobies. La concentration d'OD est habituellement surveillée au moyen d'une méthode d'électrode d'oxygène (comme un capteur d'OD) pour assurer un environnement anaérobie.
Demande chimique en oxygène (DCO)
La DCO est un indicateur important de la concentration de matières organiques dans les eaux usées. L'objectif du traitement anaérobie est de dégrader la matière organique par l'activité microbienne, réduisant ainsi la DCO dans les eaux usées. Une surveillance régulière de la DCO aide à évaluer l'efficacité de l'élimination des polluants dans le processus de traitement anaérobie et à déterminer si le niveau de traitement souhaité a été atteint.
Total de l'azote (TN) et de l'azote ammoniacal (NH3-N)
Les sources d'azote, comme l'azote ammoniacal, peuvent également être dégradées pendant le traitement anaérobie, en particulier dans des conditions appropriées où la dénitrification anaérobie peut éliminer l'azote. La surveillance des concentrations d'azote total et d'azote ammoniacal permet d'évaluer l'efficacité de l'élimination de l'azote et d'éviter que l'azote excessif ne pénètre dans les plans d'eau en aval, ce qui pourrait conduire à une eutrophisation.
Température
La température affecte directement l'activité des microorganismes anaérobies. Le processus de digestion anaérobie est le plus efficace dans la plage de température de 30-40°C (digestion anaérobie mésophile). Les températures trop élevées ou trop basses peuvent affecter le taux de réaction et l'efficacité du traitement. Le maintien de la température dans la plage optimale est crucial pour le bon fonctionnement du processus anaérobie.
Presque tous les capteurs de qualité d'eau KACISE’ sont équipés de capteurs de température.
Les paramètres suivants doivent être surveillés pendant le traitement aérobie:
Oxygène dissous (OD)
L'oxygène dissous est essentiel au métabolisme des microorganismes aérobies. Les micro-organismes ont besoin d'oxygène pour la respiration aérobie pour dégrader la matière organique. Si la concentration d'oxygène dissous est trop faible, elle peut entraîner une diminution de l'activité microbienne, ce qui affecte l'efficacité du traitement. Si la concentration d'oxygène dissous est trop élevée, elle peut gaspiller de l'énergie. Le niveau d'oxygène dissous est habituellement surveillé en temps réel à l'aide de capteurs DO pour s'assurer qu'il reste dans la plage appropriée (habituellement de 2 à 4 mg/L).
pH
Le pH affecte l'activité métabolique des microorganismes et l'efficacité de la dégradation de la matière organique. Les microorganismes aérobies sont les plus actifs dans des environnements neutres ou légèrement alcalins. Des conditions extrêmement acides ou alcalines peuvent inhiber l'activité microbienne et même causer une défaillance du système. Il est généralement maintenu entre 6,5 et 8,5 pour assurer un métabolisme microbien normal.
Demande chimique en oxygène (DCO)
La demande chimique d'oxygène est un indicateur commun de la concentration de matières organiques dans les eaux usées. Une DCO plus élevée indique une concentration plus élevée de polluants organiques dans l'eau. Le but principal du traitement aérobie est d'éliminer ces substances organiques et de réduire la DCO. La surveillance régulière des concentrations de DCO des effluents et des effluents contribue à évaluer l'efficacité du traitement aérobie. Le traitement aérobie peut réduire considérablement la DCO dans les eaux usées, et la DCO de l'effluent est habituellement nécessaire pour respecter les normes réglementaires.
Demande biochimique d'oxygène
La DBO reflète la demande biologique d'oxygène pour la dégradation de la matière organique dans l'eau. C'est un indicateur important de la qualité de l'eau et des niveaux de pollution. Au cours du traitement aérobie, les microorganismes dégradent la matière organique dans la DBO en dioxyde de carbone et en eau par respiration aérobie. La mesure régulière des valeurs de la DBO sert à évaluer l'efficacité du système de traitement. La DBO5 (demande d'oxygène biochimique de cinq jours) est généralement l'indicateur le plus fréquemment surveillé.
Azote ammoniacal (NH₃-N)
L'azote ammoniacal est un polluant azoté commun dans les eaux usées. Les microorganismes aérobies peuvent convertir l'azote ammoniaque en nitrate par nitrification. Lorsque la concentration en azote d'ammoniac est trop élevée, elle peut inhiber l'activité microbienne et affecter l'efficacité du traitement. La surveillance des concentrations d'azote d'ammoniac permet d'éliminer efficacement le système et de prévenir la pollution secondaire dans l'environnement.
Azote total (TN)
L'azote total comprend l'azote d'ammoniac, l'azote de nitrate et d'autres formes d'azote. Les réactions de nitrification dans le traitement aérobie convertissent l'azote ammoniacal en azote nitrate. Toutefois, une nitrification excessive peut entraîner une accumulation d'azote nitrate. La surveillance de la concentration totale d'azote, en particulier dans les systèmes d'élimination de l'azote, assure une nitrification lisse et empêche une accumulation excessive d'azote.
Température
La température a un impact important sur le taux métabolique des microorganismes et l'efficacité du traitement. En général, les microorganismes sont les plus actifs dans la plage de température de 20 à 35 °C. Si la température est trop élevée ou trop basse, elle affectera la croissance microbienne et l'efficacité du traitement des eaux usées. Des capteurs de température sont utilisés pour surveiller la température du réacteur et s'assurer qu'il reste dans la plage optimale.
Total des matières en suspension (TMS)
Le TSS reflète la concentration de solides en suspension dans l'eau. Pendant le traitement aérobie, les solides en suspension dans les eaux usées sont généralement dégradés par des microorganismes (p. ex. boues activées). Un SAT excessif peut entraîner la fermeture du système, ce qui affecte le débit des eaux usées. La surveillance de la concentration des SAT empêche l'accumulation excessive de solides en suspension, assurant l'activité microbienne et la fluidité des eaux usées dans le réacteur.
Mélange de solides en suspension d'alcool (MLSS)
MLSS désigne la concentration de solides en suspension dans la liqueur mélangée, y compris les boues activées et les matières organiques non digérées. La concentration de MLSS affecte l'efficacité du système de traitement aérobie. La concentration de MLSS est généralement contrôlée dans la plage de 2000-5000 mg/L afin d'assurer un nombre suffisant de microorganismes pour dégrader la matière organique dans l'eau.
