1. Le pH est un facteur critique influençant la nitrification
Le facteur fonctionnel le plus important dans la nitrification est l’activité bactérienne. Les bactéries nitrifiantes sont très sensibles au pH. Dans des conditions neutres ou légèrement alcalines (pH compris entre 8 et 9), leur activité biologique est maximale et le processus de nitrification s’effectue rapidement.
Dans d’autres conditions extrêmes de pH, par exemple lorsque le pH > 9,6 ou < 6,0, l’activité biologique des bactéries nitrifiantes est inhibée et tend à cesser. Lorsque le pH > 9,6, bien que la conversion de NH₄⁺ en NO₂⁻ et NO₃⁻ demeure inhabituellement rapide, l’équilibre d’ionisation de NH₄⁺ indique que la concentration de NH₃ augmente rapidement. Comme les bactéries nitrifiantes sont extrêmement sensibles à NH₃, cela affecte finalement la vitesse de nitrification.
Dans des conditions acides, lorsque le pH < 7,0, la vitesse de nitrification ralentit. Lorsque le pH < 6,5, la vitesse de nitrification diminue de façon significative. Lorsque le pH < 5,0, la vitesse de nitrification tend vers zéro.
2. Causes de la baisse de pH pendant la nitrification
La baisse de pH peut être attribuée à deux causes possibles. Premièrement, l’effluent entrant contient des acides forts, ce qui abaisse le pH des eaux usées entrantes et, par conséquent, réduit le pH du mélange liquide.
Deuxièmement, comme le montre l’équation de nitrification, la conversion de NH₃-N en NO₃⁻-N génère une acidité minérale (H⁺), qui consomme une partie de l’alcalinité. Chaque gramme de NH₃-N converti en NO₃⁻-N consomme environ 7,14 grammes d’alcalinité (exprimée en CaCO₃). Par conséquent, lorsque l’alcalinité des eaux usées est insuffisante et que la charge en TKN (azote total Kjeldahl) est relativement élevée, l’alcalinité des eaux usées peut s’épuiser. Cela entraîne une baisse du pH du mélange liquide en dessous de 7,0, ce qui réduit ou inhibe la vitesse de nitrification.
En l'absence d'acides forts dans les eaux usées entrantes, les eaux usées municipales classiques sont généralement légèrement alcalines, ce qui signifie que le pH est en général supérieur à 7,0. Dans ce cas, le pH dépend principalement de l'alcalinité des eaux usées entrantes.
Par conséquent, dans un réacteur biologique de nitrification, tous les efforts doivent être déployés pour maintenir le pH du mélange liquide supérieur à 7,0. Le maintien d’un pH > 7,0 constitue une condition préalable indispensable au bon fonctionnement d’un système biologique de nitrification. Pour contrôler précisément le pH, des calculs d’alcalinité doivent être effectués. Lorsque le pH < 6,5, il est nécessaire d’ajouter une substance alcaline aux eaux usées.
JIDE propose des capteurs de pH spécifiquement conçus pour les procédés de traitement des eaux usées. Ils prennent en charge la transmission numérique et assurent une mesure précise. Équipés de trois fonctions de relais de signal externe, ces capteurs peuvent démarrer et arrêter des pompes de dosage en fonction de seuils prédéfinis de pH haut et bas. Ils sont largement utilisés pour la surveillance du pH dans les procédés de nitrification.
3. Produit étendu : Surveillance de la charge organique – Analyseurs en ligne de DCO/DBO
Les analyseurs en ligne COD et DBO de JIDE sont également couramment utilisés pour la surveillance des réactions de nitrification. Lorsqu’un procédé de filtre aéré biologique (BAF) est utilisé pour la nitrification et l’élimination de l’azote, l’élimination de l’NH₄-N dépend dans une certaine mesure de la charge organique.
Lorsque la charge organique dépasse légèrement 3,0 kg DBO/(m³ de milieu•j), l’élimination de l’NH₃-N est inhibée. Lorsque la charge organique dépasse 4,0 kg DBO/(m³ de milieu•j), l’élimination de l’NH₃-N est fortement inhibée. Par conséquent, lorsqu’un filtre aéré biologique est utilisé pour l’élimination simultanée du carbone et la nitrification, la charge organique doit être réduite.
Lors de la conception d’un procédé de filtre aéré biologique spécifiquement destiné à l’élimination de la matière organique, une charge volumique en DBO appropriée doit d’abord être sélectionnée en fonction du type d’eaux usées à traiter et de la qualité requise des eaux rejetées. Le choix de la charge volumique en DBO doit être déterminé à partir de l’analyse de données opérationnelles réelles provenant de stations d’épuration similaires, et une marge de sécurité doit être prévue dans la conception. Lorsqu’un filtre aéré biologique est utilisé pour assurer simultanément l’élimination du carbone et la nitrification, la charge organique doit être réduite, et il est recommandé de maintenir cette charge en dessous de 2,0 kg DBO/(m³ de support•j).
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