Anoxic and aerobic values for the yield coefficient of the heterotrophic biomass: Determination at full-scale plants and consequences on simulations

The present study aims at optimising the nitrification and denitrification phases at intermittently aerated process (activated sludge) removing nitrogen from municipal wastewater. The nitrogen removal performance recorded at 22 intermittently aerated plants was compared to the results obtained from the simulations given by the widely used ASM1. It is shown that simulations with a single value for the heterotrophic yield with any electron acceptor over-predict the nitrate concentration in the effluent of treatment plants. The reduction of this coefficient by 20% for anoxic conditions reduces the nitrate concentration by 10 g N·m-3. It significantly improves the accuracy of the predictions of nitrate concentrations in treatedeffluents compare to real data. Simulations with dual values (aerobic and anoxic conditions) for heterotrophic yield (modified ASM1) were then used to determine the practical daily aerobic time interval to meet a given nitrogen discharge objective. Finally, to support design decisions, the relevance of a pre-denitrification configuration in front of an intermittently aerated tank was studied. It is shown that when the load of BOD5 is below the conventional design value, a small contribution of the anoxic zone to nitrate removal occurs, except for over-aerated plants. When plants receive a higher load of BOD5, the modified ASM1 suggests that the anoxic zone has a higher contribution to nitrogen removal, for both correctly and over-aerated plants

Potentiel d'électrode de platine en épuration biologique

For several years, the Cemagref has been contributing to improve the control and understanding of the platinum electrode potential ("redox potential") in biological treatment processes. Some results of ongoing experiments are presented here. The current research axes are: - acceleration of the electron transfer speed, - reduction of the platinum contamination speed, - in situ platinum regeneration-activation using electrochemical treatments. / Depuis plusieurs années, le CEMAGREF contribue à l'amélioration de la maîtrise et de la compréhension du potentiel d'électrode de platine (dit "potentiel redox") en épuration biologique. On présente quelques résultats des recherches en cours. La phase de travail actuellement en cours concerne : - l'accélération de la vitesse de transfert d'électron ; -la réduction de la vitesse de contamination du platine ; - la régénération-activation du platine in-situ à l'aide de traitements électrochimiques

L'azote, un facteur de dégradation de l'environnement. Comment l'éliminer des eaux résiduaires ?

To reduce nitrogen content of industrial waste waters, the performances of the existing sewage treatment plants must be improved and new installations must be conceived. Several activated sludge facilities have been thoroughly studied and the main rules to follow to eliminate nitrogen have been defined for classical activated sludge facilities and for activated sludge facilities with an anoxia area in front. / Afin de réduire la teneur en azote des eaux résiduaires, il faut améliorer la performance des stations d'épuration existantes et dimensionner des installations nouvelles. Plusieurs installations à boues activées ont été étudiées de façon approfondie et l'on a pu dégager les règles principales à suivre en matière d'élimination d'azote, dans les stations à boues activées classiques et à boues activées à zone d'anoxie en tête

New biosensors development and existing sensors improvement - Application to aquatic systems

Objectives : - Contribution to the interpretation of activity measurements of the electron transfer system (ETS) in activated sludge (phase prior to the integration of reactional components within a sensor) - Design of a modified redox sensor for controlling the biological nitrification and denitrification processes in activated sludge. Methodology and results. / Objectifs : - Contribution à l'interprétation des mesures d'activité du système de transfert d'électrons (STE) dans les boues activées (phase préliminaire à l'intégration des composantes réactionnelles dans un capteur) - Conception d'un capteur d'oxydo-réduction modifié pour le contrôle des processus de nitrification et de dénitrification biologiques dans les boues activées. Méthodologie et résultats

Aération en stations d'épuration : le facteur alpha. Acquis et investigations à venir

The relation between the performances of aeration systems in real operation conditions and those obtained in clear water is given by a global correction coefficient, which is obtained from several factors that are rather well known except for one, the alpha factor which is the ratio of transfer coefficients in sludge and in clear water. The methods developed to determine the alpha factor in mechanical surface aeration and in fine bubble air blowing are presented. / Le rapport entre les performances des systèmes d'aération en conditions réelles de fonctionnement et celles obtenues en eau claire est donné par un coefficient correctif global, produit de plusieurs facteurs assez bien connus sauf un seul, le facteur alpha qui est le rapport des coefficients de transfert en boues et en eau claire. On présente les méthodologies mises en oeuvre pour la détermination du facteur alpha en aération mécanique de surface et en insufflation d'air en fines bulles

Vers une plus grande autonomie énergétique des stations d’épuration ?

Cette note fait un point sur la problématique de l’énergie dans les stations d’épuration. Les questions de la minimisation de la consommation énergétique et de la valorisation des énergies renouvelables issues du traitement des eaux usées sont abordées en mettant en évidence les avantages et les limites des différentes solutions techniques disponibles. Un exemple de couverture d’une partie des besoins énergétiques à partie d’énergies renouvelables produites sur site est présenté (cas de la station d’épuration de Seine Aval). / This note is a point on the issue of energy in wastewater treatment plants. The questions of minimizing energy consumption and of promoting the renewable energy from the treatment of wastewater are discussed, highlighting the advantages and limitations of different technical solutions available. An example of hedging a part of the energy needs from some renewable energy produced on site is given (case of the Seine-Aval WWTP)

Preliminary study of surface treatments for platinum electrodes designed for oxidation-reduction potential determinations in activated sludge

Platinum electrodes with six different surface treatments (polishing, platinization, polypyrrole, polyurethane, cellulose acetate, and nafion) were tested for equilibrium exchange current densities and zero-current potential in treated water and activated sludge. Preliminary results show that platinization and polypyrrole treatment increase electron transfer rates, but polypyrrole film breaks up rapidly in activated sludge ; polyurethane and cellulose acetate layers did not prevent fouling (and impaired performance) in activated sludge, but Nafion seemed more promising. / Des électrodes de platine avec six traitements de surface différents (polissage et dépôts de platine, polypyrrole, polyuréthane, acétate de cellulose et Nafion) ont été testées pour des courants de densité d'échange à l'équilibre et à potentiel de courant nul dans l'eau traitée et les boues activées. Les premiers résultats indiquent que les dépôts de platine et de polypyrrole augmentent les taux de transfert d'électrons, mais qu'un film de polypyrrole se détériore rapidement dans les boues activées ; les couches de polyuréthane et d'acétate de cellulose ne préviennent pas l'encrassement (et la diminution des performances) dans les boues activées, tandis que le Nafion semble plus prometteur

Capteurs redox modifiés pour le contrôle des processus de nitrification et de dénitrification dans les boues activées

Platinum electrodes have been covered with an organic polymer (Nafion) or spongy platinum in order to limit metal contamination or to accelarate electron transfer speed. The behavior of the electrodes thus modified, has been experimented in an activated sludge facility operating in alternate denitrification. Potentials of platinum electrodes covered with Nafion or spongy platinum higher than +200 mV/Ag.AgCL (at pH 7.5) in anoxia or higher than +250 mV/Ag.AgCl (at pH 7.5 and 1 mg/l of dissolved oxygen) correspond to very low residual concentrations of ammonium (generally lower than 2 mg/l). In anoxia, negative tensions with respect to Ag.AgCl correspond to nitric nitrogen concentrations lower than 0.5 mg/l. The particular behavior of modified electrodes could be explained by a surface accumulation of platinum oxides that reduces the response speed in anoxia but insures the protection of the metal in regard to reducing compounds. / Des électrodes de platine ont été recouvertes d'un polymère organique (Nafion) ou de noir de platine dans le but de limiter la contamination du métal ou d'accélérer la vitesse de transfert d'électrons. Le comportement des électrodes ainsi modifiées a été étudié en pilote de station d'épuration à boues activées fonctionnant en dénitrification intermittente. Des potentiels d'électrodes de platine recouvertes de Nafion ou de noir de platine supérieurs à +200mV/Ag.AgCl (ramenés à pH 7,5) en anoxie ou supérieurs à +250mV/Ag.AgCl (ramenés à pH 7,5 et 1 mg/L d'oxygène dissous) correspondent à des concentrations résiduelles d'ammonium très basses (généralement inférieures à 2 mg/L). En anoxie, des tensions négatives par rapport à Ag.AgCl correspondent à des concentrations en azote nitrique inférieures à 0,5 mg/L. Le comportement particulier des électrodes modifiées pourrait s'expliquer par une accumulation d'oxydes de platine en surface diminuant leur vitesse de réponse en anoxie mais assurant une protection du métal vis à vis des composés réducteurs

Consequences of an occasional secondary phosphorus release on enhanced biological phosphorus removal

Phosphorus accumulating sludge from two extended aeration waste water plants was subjected, in an Erlenmeyer flask, to successive sequences of anaerobiosis, with or without the addition of raw water, and of aeration. Secondary release occurred between 1 and 3 h after decanting of the sludge. It would appear that this phenomenon is linked to the low of nitrate concentration in the interstitial liquid (N-NO3<0.5 mg/l). This release occurs at very low rates (0.2 and 0.4 mg P/g VSS.h) over a potential range between +100 and +250 mV/NHE. This secondary release does not lead to any excess accumulation of phosphorus in the course of later aeration. It would not appear that the occasional secondary release affects the enhanced biological phosphorus removal processes. / Des boues chargées en phosphore provenant de deux installations d'aération prolongée, ont été soumises dans des Erlenmeyers à des séquences successives d'anaérobiose, avec ou sans addition d'eau brute, et à des séquences d'aération. Un relargage secondaire s'est produit 1 à 3 h après la décantation des boues. Il semblerait que ce phénomène soit lié à la faible concentration en nitrate du liquide interstitiel (N-NO3<0.5 mg/l). Ce relargage a lieu à de très faibles vitesses (0.2 et 0.4 mg P/g VSS.h) sur une gamme potentielle se situant entre +100 et +250 mV/EHN. Ce relargage secondaire ne conduit à aucune suraccumulation du phosphore au cours d'une aération ultérieure. Il ne semble pas que le relargage secondaire occasionnel influence le processus d'élimination biologique améliorée du phosphore