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L’élimination de l’azote fait partie des étapes essentielles du traitement des eaux usées. Il provient principalement de l’urine. Dans les eaux, l’azote peut se trouver sous forme minérale (ammoniacal, nitrate) ou organique. Sa présence organique ou ammoniacale se traduit par une consommation d’oxygène dans le milieu naturel et altère les conditions de vie.
En assainissement, le cycle de l’azote passe par les différents stades d’évolution biogéochimique du composé. Il aboutit à la formation d’azote gazeux (diazote N2) en commençant par l’azote organique, et en passant par l’ammoniac, le nitrite et le nitrate.
L’azote oxydé: nitrites et nitrates.
Les formes non oxydées: l’azote Kjeldhal comprenant l’azote organique et l’azote ammoniacal (NH4+).
L’azote organique ammonifiable.
L’azote organique réfractaire.
Les eaux usées sont essentiellement constituées d’azote organique ammonifiable ou réfractaire (sous forme soluble et particulaire) et d’azote ammoniacal.
Il s’agit du cycle biologique de transformation des azotes réduits dans la forme oxydée nitrate (NO3-). Les micro-organismes jouent un rôle majeur dans ce procédé. La nitrification se fait en deux étapes, la transformation de l’ammoniac en nitrite par oxydation, puis l’évolution du nitrite (NO2-) en nitrate (NO3-). On parle de nitritation puis de nitratation.
Les micro-organismes responsables de la nitrification sont les Nitrosomonas et Nitrobacter. Ces derniers sont fragiles et requièrent une température constante (supérieure ou égale à 12°). Une alimentation en oxygène suffisante et un apport C/P/N favorable sont également indispensables.
Le taux de croissance maximum des bactéries nitrifiantes est nettement inférieur à celui des bactéries hétérotrophes (celles s’alimentant de substrat carboné). Dans une installation de traitement, la masse de bactéries nitrifiantes est directement liée à la quantité de substrat qu’elle reçoit et à la température de l’eau. La vitesse de croissance des populations nitrifiantes s’adapte plus ou moins rapidement à la masse d’azote à traiter.
Elle nécessite théoriquement 4,2 kg d’oxygène dont 80 % sont inclus dans les nitrates formés, s’accompagne d’une diminution de l’alcalinité (compensable par 3,9 kg de chaux vive CaO), produit 170 g de bactéries nitrifiantes ce qui est très faible vis-à-vis de la production de boues générées lors de la dégradation de la charge organique carbonée.
En résumé, pour garantir une bonne nitrification sans apport de produits chimiques complémentaires, il faut :
De l’ammoniac.
Une température d’au moins 12°C.
Une alcalinité naturelle suffisante dans l’eau brute.
Beaucoup d’oxygène.
Suffisamment de bactéries nitrifiantes.
Un pH entre 7,2 et 8,5.