Etude et contrôle des processus de nitrification - dénitrification - déphosphatation biologique

This project includes three research axes: study of nitrification kinetics in closed reactors and on site, study of phosphorus re-absorption and salting-out kinetics, and evaluation of the oxidation-reduction potential measurement in the nitrification/denitrification and biological dephosphatation processes. On site monitoring, as tests conducted in closed reactors, indicate that a higher sludge concentration does not necessarily imply a higher nitrification capacity. Closed reactor experiments have been conducted to determine the influence of COD concentration and anaerobiosis duration on re-absorption and salting-out speed. A second series of in-laboratory experiments have been conducted, to define the appearance conditions and the consequences on the process of biological dephosphatation of a secondary phosphate salting-out. Control of the aeration process at thresholds of oxidation-reduction potential associated to temporizations has contributed to a high nitrogen elimination. / Le travail entrepris comporte trois axes de recherche : étude des cinétiques de nitrification sur site et en réacteur fermé, étude des cinétiques de relargage et de réabsorption du phosphore et évaluation de l'intérêt de la mesure de potentiel d'oxydo-réduction pour le contrôle des processus de nitrification/dénitrification et de déphosphatation biologique. Le suivi sur station comme les essais en réacteur fermé montrent qu'une plus forte concentration en boue n'implique pas nécessairement une capacité de nitrification plus grande. Des expériences en réacteur fermé ont été effectués pour déterminer l'influence de la concentration en DCO et de la durée d'anaérobiose sur la vitesse de relargage et de réabsorption. Une deuxième série d'essais en laboratoire ont été réalisés afin de préciser les conditions d'apparition et les conséquences sur le processus de déphosphatation biologique d'un relargage secondaire de phosphates. L'asservissement du fonctionnement de l'aération à des seuils de potentiel d'oxydo-réduction associés à des temporisations a permis une élimination poussée de l'azote

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

Oxydation Reduction Potential (ORP) - control of the aeration in a Wastewater Treatment Plant: Nitrogen removal efficiency. A case study : the Benfeld activated sludge plant

An increasing interest for the platinum electrode potential (commonly called Oxydation Reduction Potential (ORP)) as a control parameter for wastewater treatment has been observed for several years. The goal of this study is to analyze, starting from in-situ observations, the possibility to use ORP for aeration control in view of a thorough nitrogen removal and to evaluate its interest in the biological removal of phosphorus. The study is performed in the Benfeld wastewater treatment plant. Aeration control through potential thresholds coupled with delays help obtain a thorough nitrogen removal when the parameterization of the potential thresholds and delay duration is right. / On observe depuis plusieurs années un intérêt croissant pour le potentiel d'électrode de platine (communément appelé potentiel d'oxydo-réduction) comme paramètre de contrôle dans le traitement de l'eau usée. L'objectif de l'étude est d'analyser, à partir d'observations faites sur le site, la possibilité d'utiliser le potentiel d'électrode de platine pour l'asservissement de l'aération dans l'optique d'une élimination poussée de l'azote et d'évaluer son intérêt pour la déphosphatation biologique. L'étude est réalisée sur la station d'épuration de Benfeld. L'asservissement du fonctionnement de l'aération à des seuils de potentiel couplés à des temporisations permet d'obtenir une élimination poussée de l'azote lorsque le paramétrage des seuils de potentiel et des durées des temporisations est correct

Déphosphatation biologique des eaux résiduaires dans une station à boues activées à très faible charge

The operation of the sewage treatment plant for the village of Bavilliers (population 15,000) was modified by the inclusion of an anaerobic zone at the inlet to the aeration tank permit the process of biological phosphorus removal to be studied. The sewage entering the treatment plant was very dilute (BOD5 approximately 150 mg per litre) on account of the high proportion of laundry effluent from a psychiatric hospital in the vicinity, and the treatment plant was operated under conditions of very low organic loading rates (0.04 kg BOD per kg sludge solids.d.). The plant layout also enabled both nitrification and denitrification reactions to occur to an appreciable reactions to occur to an appreciable extent on account of the low sludge loading and the presence of an anoxic zone for denitrification. / L'objet du travail présenté consiste à évaluer et à analyser l'aptitude d'une station à boues activées en sous-charge organique (Cm=0,04 kg DBO5/kg MVS BA.j) recevant des eaux brutes diluées (DBO5 < 155 mg/l) à réaliser une surélimination biologique du phosphore. Le rendement moyen d'extraction du phosphore obtenu est de 40%, les concentrations résiduelles de PT fluctuant entre 2 et 6 mg/l pour des temps de passage dans la zone anaérobie supérieurs à 3 heures (Potentiel rédox <- 50 mV/EHN). Des temps de passage plus longs n'améliorent pas le rendement de déphosphatation mais n'ont pas de conséquences négatives sur l'indice de boues

Fine bubble aeration with EPDM membranes : conclusions from 15 years of practice

Optimising aeration is required to reduce the energy costs of activated sludge wastewater treatment plants, as aeration can represent more than half the energy demand of such a plant. This article presents the synthesis of data and experiences related to the design and the operation of fine bubble aeration systems, equipped with EPDM membranes. These devices are the most installed ones at the moment in France. This synthesis highlights the key parameters to optimise design and operation of aeration systems, in order to guaranty the best treatment efficiencies at the least cost. In addition to conventional criteria such as diffuser placement, the surface air flow rate (air flow rate divided by the total area covered by the diffuser grids) was shown to be a key parameter governing aeration performances: its value should not exceed 10 Nm3.h-1.m-2 in cylindrical tanks and 15 to 25 Nm3.h-1.m-2 in horizontal flow systems. The impact of high diffuser submergence (> 6m) and of fooling phenomenon on aeration capacities should be further investigated

Aération en fines bulles : enseignements tirés de 15 ans de pratique

National audienceSince airing amounts to more than half the energy bill of activated sludge waste water treatment plants, this process needs to be optimized. This article gives a summary of the data and experiences linked to the installation and utilization of air injection systems in which fines bubbles are injected through EPDM membranes, which is the most widely used system today. This summary focuses on the optimization parameters for the sizing and operation of these devices, thus providing a high performance/cost ratio principle.In addition to the conventional criteria - such as the location of the diffusers relative to the agitators - the surface air flow rate (air flow rate in relation to the total surface of the diffuser modules) appears as a key parameter for the airing performance. It must not exceed 10 Nm3.h-1.m-2 in cylindrical ponds and 15 to 25 Nm3.h-1.m-2 in oblique airing . Finally, the analysis of the impact of significant immersion heights (>6 m) and of the clogging phenomena on the airing performance remains to be explored in more details.L'aération représente plus de la moitié de la dépense énergétique des stations d'épuration à boues activées. Il est donc primordial de l'optimiser. Cet article présente la synthèse des données et des expériences relatives à l'installation et à l'utilisation des systèmes à insufflation d'air en fines bulles au travers de membranes EPDM, systèmes d'aération les plus fréquemment installés actuellement. Cette synthèse a mis en évidence les paramètres d'optimisation du dimensionnement et du fonctionnement de ces dispositifs, permettant de garantir les meilleures performances au moindre coût. En plus des critères conventionnels tels que l'emplacement relatif des diffuseurs par rapport aux agitateurs, le débit d'air surfacique (débit d'air ramené à la surface totale des modules de diffuseurs) apparaît comme un paramètre clé des performances d'aération : il ne doit pas dépasser 10 Nm3.h-1.m-2 en bassin cylindrique et 15 à 25 Nm3.h-1.m-2 en aération oblique. Enfin, l'analyse de l'impact des fortes hauteurs d'immersion (> 6m) et des phénomènes de colmatage sur les performances d'aération reste à approfondir