Le traitement biologique

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1 Le traitement biologique
Anoxie amont (Prédénitrification) Biolift (Nitrification) Anoxie avale (Dénitrification) Tout traitement biologique dans le cadre du traitement des eaux consiste à utiliser des bactéries ou d’autres micro-organismes pour éliminer un certain type de pollution de l’eau. Dans le cas de la station d’épuration de Maxéville, le traitement biologique sert à éliminer la pollution azotée, c’est-à-dire la pollution liée à l’urine (principalement les molécules d’ammonium et d’ammoniac dans l’eau) Ce traitement a lieu en trois étapes: premièrement une étape de dénitrification, l’anoxie qui permet d’enlever les nitrites et nitrates en amont de la nitrification, puis la nitrification grâce à l’ouvrage du Biolift et enfin une dénitrification en aval pour éliminer les nitrites et nitrates générés par la nitrification. Traitement biologique = bactéries →élimination polluants

2 Biolift - Nitrification
Sortie de l’eau Une partie de l’eau revient dans la colonne Colonne d’eau avec des grains de sable en suspension grâce à de l’air insufflé par le dessous Ion Hydronium H30+ La nitrification consiste à transformer les molécules d’ammonium et d’ammoniaque en nitrites ou nitrates. A la station de Maxéville, la nitrification est faite grâce à un processus unique appelé le Biolift. C’est la seule station à utiliser ce procédé, très peu de documentation est donc disponible. Le fonctionnement de l’ouvrage est très complexe, l’explication que nous apportons sur le Biolift est donc simplifiée par rapport au fonctionnement de départ. Dans un premier temps, l’eau entre dans un tube appelé « Air Lift colonne ». Dans cette colonne, des grains de sable restent en suspension en envoyant de l’air depuis le bas de la colonne. C’est grâce à ces grains de sable que tout le processus de Nitrification aura lieu: des bactéries sont cultivées sont les grains de sable, et c’est elles qui assurent la Nitrification. En maintenant les grains de sable en suspension, les bactéries peuvent agir sur plus de volume, d’où l’intérêt de les répartir tout le long de la colonne grâce à l’air envoyé. Après être sortie de la colonne, une partie de l’eau revient dans la colonne, l’autre partie est dirigée hors de l’ouvrage, vers l’étape de dénitrification. Entrée d’eau

3 La nitrification Transformation naturelle de l’ammonium (NH4) en ammoniaque (NH3) Transformation de l’ammoniaque en nitrites (NO2) De manière générale, le processus de nitrification se déroule de la manière suivante: L’ion ammonium (NH4+) réagit avec l’eau naturellement pour former une molécule d’ammoniaque (NH3) et un ion Hydronium (H3 O+ ) Grâce aux bactéries, le molécule d’ammoniaque s’associe avec un molécule de Dioxigène pour former 2 molécules de nitrite (NO2-) , 2 molécules d’eau et 2 ions Hydrogène Ensuite, il arrive parfois que les bactéries transforment les nitrites en nitrates (NO3-): en faisant réagir 2 ions nitrites et une molécule de Dioxygène, pour former 2 ions nitrates. Transformation des nitrites en nitrates (NO3)

4 Anoxies - Dénitrification
Bactéries Besoin en oxygène Anoxie = Milieu sans O2 Bactéries obligées de prélever l’oxygène d’autres molécules Nitrates (NO3) / Nitrites (NO2) Perte atome Oxygène Transformation NO En amont et en avale de la nitrification, on effectue des dénitrifications grâce aux ouvrages d’anoxies. La dénitrification est le processus qui consiste à transformer les nitrates et nitrites dissous dans l’eau en diazote, qui va s’échapper dans l’air. Les atomes d’azote vont donc être enlevés de l’eau. Ainsi, on va placer l’eau polluée dans un bassin en anoxie, c’est-à-dire sans dioxygène. Dans ce bassin, des bactéries spécifiques avec un haut besoin en oxygène sont aussi présentes. Les bactéries ne vont alors pas pouvoir répondre à leur besoin en oxygène grâce à l’air, elles vont donc prélever des atomes d’oxygène des molécules en présence: c’est-à-dire les nitrites et nitrates.

5 Anoxies - Dénitrification
Nitrates NO3 Nitrites NO2 Monoxyde d’azote NO Oxyde Nitreux N2O Diazote N2 En prenant l’oxygène des nitrates et des nitrites, les bactéries vont entraîner une chaîne de transformation: Les Nitrates (NO3) vont perdre un atome d’oxygène pour se transformer en Nitrites (NO2) Puis les Nitrites vont aussi perdre un atome d’oxygène pour se transformer en Monoxyde d’azote (NO) Ensuite, les monoxydes d’azotes s’assemblent deux à deux pour perdre un atome d’oxygène: on a alors deux atome d’azote et un atome d’oxygène qui restent, on obtient une molécule d’oxyde Nitreux (N2O). Enfin, l’oxyde nitreux va perdre son atome d’oxygène pour se transformer en diazote, qui va s’échapper dans l’air (il est présent naturellement dans l’air, à environ 78%, il est donc sans danger d’en rejeter dans l’air) Le processus de dénitrification est alors terminé, la pollution azotée a été retirée.