Vues: 222 Auteur: Carie Publish Heure: 2025-04-16 Origine: Site
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● Comprendre l'ammoniac dans le traitement des eaux usées
● Sources et impacts de l'ammoniac
>> Sources d'ammoniac dans les eaux usées
>> Impacts environnementaux et réglementaires
● Méthodes biologiques pour l'élimination de l'ammoniac
>> Processus de nitrification et de dénitrification
>> Amélioration de l'élimination biologique
>> Systèmes à film fixe et MBBR
● Méthodes chimiques pour l'élimination de l'ammoniac
>> Dépouillement de l'ammoniac
● Méthodes physiques pour l'élimination de l'ammoniac
>> Gestion et aération du lagon
● Optimisation des processus et mises à niveau des plantes
>> Mises à niveau des infrastructures
● Études de cas et applications pratiques
>> Médias à film fixe dans les lagunes
>> Diversion des surnageants pour l'irrigation
>> Mise à niveau de petits STP
● Aide visuelle et ressources vidéo
>> Vidéos
● FAQ
>> 1. Quelles sont les principales sources d'ammoniac dans les usines de traitement des eaux usées?
>> 2. Pourquoi l'élimination de l'ammoniac est-elle importante dans le traitement des eaux usées?
>> 3. Quelle est la méthode biologique la plus efficace pour l'élimination de l'ammoniac?
>> 4. Comment fonctionne le décapage de l'ammoniac et quand est-il utilisé?
● Citation
L'ammoniac est un polluant important dans les eaux usées, posant des risques environnementaux et des défis réglementaires pour les usines de traitement des eaux usées (STP). Des niveaux élevés d'ammoniac peuvent nuire aux écosystèmes aquatiques, épuiser l'oxygène et conduire à la non-conformité des normes environnementales. Réduisant efficacement l'ammoniac dans Le traitement des eaux usées est essentiel pour protéger la qualité de l'eau et assurer des opérations durables. Ce guide complet plonge sur les origines de l'ammoniac dans les eaux usées, ses impacts environnementaux et les stratégies les plus efficaces - biologiques, chimiques et physiques - pour l'élimination de l'ammoniac. L'article comprend des aides visuelles et des références vidéo pour améliorer la compréhension, suivie d'une section FAQ détaillée.
L'ammoniac dans les eaux usées est principalement généré à partir de la dégradation de la matière organique azotée, telles que les protéines, l'urée et d'autres composés riches en azote trouvés dans les déchets humains et les effluents industriels. Dans l'environnement des eaux usées, l'ammoniac existe sous deux formes:
- Ammoniac libre (NH 3): toxique pour la vie aquatique, en particulier à un pH et une température plus élevés.
- Ion d'ammonium (NH 4+ ): moins toxique, prédominant à des niveaux de pH inférieurs.
L'équilibre entre ces deux formes dépend de facteurs tels que le pH, la température et la résistance ionique. Pendant le traitement des eaux usées, l'objectif est de convertir l'ammoniac en azote gazeux inoffensif (N 2) par le biais de processus biologiques, ou de le retirer physiquement ou chimiquement avant la décharge.
- Les eaux usées domestiques: l'urine et la matière fécale sont des sources primaires, libérant de l'ammoniac significatif pendant la décomposition.
- Effluents industriels: fabrication d'engrais, plastiques, explosifs et autres industries déchet des déchets riches en azote.
- Digestion des boues: pendant la digestion anaérobie, l'ammoniac est libéré de la dégradation de l'azote organique.
- Recyclage Streams: Les effluents de la déshydratation et de l'épaississement des boues peuvent contenir de l'ammoniac concentré.
- Toxicité aquatique: l'ammoniac est très toxique pour les poissons et les invertébrés aquatiques, affectant la reproduction et la survie.
- Déplétion d'oxygène: l'ammoniac subit une nitrification, la consommation d'oxygène et la provoquant de l'hypoxie dans les eaux.
- Eutrophisation: L'excès d'ammoniac entraîne une surcharge nutritive, favorisant les proliférations d'algues qui épuisent l'oxygène et nuisent aux écosystèmes.
- Non-conformité réglementaire: de nombreuses juridictions imposent des limites strictes aux concentrations d'ammoniac dans les effluents, nécessitant des stratégies d'élimination efficaces.
Le traitement biologique reste l'approche la plus durable et la plus rentable pour l'élimination de l'ammoniac, tirant parti des bactéries naturelles pour oxyder l'ammoniac en formes moins nocives.
L'élimination biologique de l'ammoniac implique deux étapes clés:
1. Nitrification:
Les bactéries oxydant l'ammoniac (AOB), telles que les nitrosomonas, convertissent l'ammoniac en nitrite (NO 2-), qui est ensuite oxydée en nitrate (NO 3-) par les bactéries oxydant les nitrite (NOB), comme la nitrobacter.
Réaction:
NH 4+ + 1,5 O 2 → Non 2- + 2H + + H 2O
Non 2- + 0,5 o 2 → Non3-
2. Dénitrification:
Dans des conditions anoxiques, les bactéries dénitrifiantes réduisent le nitrate dans l'azote gazeux ($$ n_2 $$), qui s'échappe dans l'atmosphère, éliminant efficacement l'azote de l'eau.
Réaction:
2 Non 3- + 10 E - + 12 H + → N 2 + 6 H 2O
Processus de boues activées:
Il s'agit de la méthode biologique la plus courante, où l'aération fournit de l'oxygène pour les nitrifiants, et les zones anoxiques facilitent la dénitrification.
- Optimisation de l'oxygène dissous (DO): maintenir les niveaux de DA supérieurs à 2 mg / L est crucial pour la nitrification.
- Contrôle de la température: la nitrification est sensible à la température, avec une activité optimale entre 15 ° C et 35 ° C.
- L'âge des boues et le temps de rétention: les âges des boues plus longues favorisent la croissance des nitrificateurs, améliorant la conversion de l'ammoniac.
- Réglage du pH: le maintien du pH autour de 7,5 à 8,5 améliore l'efficacité de la nitrification.
Les milieux à film fixe, tels que les bio-balles ou les milieux en plastique, fournissent des surfaces pour les bactéries nitrifiantes, augmentant la biomasse et la capacité de nitrification, en particulier dans les lagunes ou les plantes décentralisées.
Lorsque les méthodes biologiques sont insuffisantes ou peu pratiques, les techniques chimiques fournissent des solutions alternatives ou supplémentaires.
Le décapage de l'ammoniac est un processus physique qui implique d'élever le pH pour convertir les ions d'ammonium en gaz d'ammoniac libre, qui est ensuite volatilisé et capturé.
Présentation du processus:
- Ajouter l'alcali (hydroxyde de chaux ou de sodium) pour augmenter le pH supérieur à 10,5.
- aérer ou chauffer les eaux usées pour favoriser la volatilisation de l'ammoniac.
- Capturer le gaz d'ammoniac à l'aide d'épurateurs contenant de l'acide sulfurique, formant du sulfate d'ammonium, un engrais utile.
Avantages:
- Efficacité d'élimination élevée (> 90%) pour les flux de déchets d'ammoniac à haute résistance.
- Convient pour le traitement par flux latéral.
Limites:
- Consommation d'énergie élevée en raison de l'aération et du chauffage.
- Coûts chimiques et gestion des déchets secondaires.
Les résines d'échange d'ions ou les zéolites adsorbent sélectivement les ions d'ammonium, fournissant une étape de polissage pour les effluents.
Avantages:
- Sélectivité et capacité élevée.
- Médias régénérables, autorisant la réutilisation.
Inconvénients:
- Encrassement en résine et gestion des déchets de régénération.
- Coûts opérationnels plus élevés par rapport aux méthodes biologiques.
Les systèmes de dégazage membranaire utilisent des membranes perméable au gaz pour transférer l'ammoniac des eaux usées en une phase gazeuse, qui peut être capturée ou convertie.
Caractéristiques:
- compact et modulaire.
- Convient pour le traitement ou le polissage latéral.
Défis:
- Enfant à la membrane.
- Coûts en capital et en maintenance.
- Aménération en lagune améliorée: utilisant des roues à palette ou une aération diffusée pour favoriser la nitrification.
- Gestion des surnageants: détournant le surnageant de haute ammonie pour des utilisations alternatives comme l'irrigation, réduisant la charge sur le processus de traitement principal.
- Augmentation de l'aération: assurer une approvisionnement adéquate d'oxygène améliore la nitrification.
- Promenade du temps de rétention: L'âge des boues plus longs permet aux nitrifiants de développer et d'améliorer l'élimination de l'ammoniac.
- pH et contrôle de la température: le maintien des conditions optimales de pH et de température augmente l'activité biologique.
- Recyclage des boues: le recyclage des boues nitrifiées augmente la biomasse et la capacité de nitrification.
- Ajout de supports à film fixe: installation de transporteurs de biofilm dans les lagunes ou les réacteurs.
- Implémentation de réacteurs par lots de séquençage (SBR): fournissant des environnements contrôlés pour la nitrification et la dénitrification.
- Unités de traitement par flux latéral: Installation de tours de décapage d'ammoniac ou d'unités d'échange d'ions pour des flux de déchets à haute résistance.
Dans un système de lagon municipal, l'installation des milieux de biofilm plastique a augmenté les taux de nitrification, atteignant jusqu'à 98% d'élimination de l'ammoniac pendant les mois d'été. Les médias ont fourni des surfaces pour les nitrifiants, en particulier pendant les mois plus froids lorsque l'activité biologique ralentit.
Une usine de traitement des eaux usées a détourné le surnageant de haute amonie vers les champs agricoles, l'utilisant comme engrais. Cela a non seulement réduit la charge d'ammoniac sur le processus de traitement principal, mais a également fourni une source de nutriments durable pour les cultures.
De petites plantes décentralisées sont confrontées à des défis à répondre aux normes d'ammoniac. Les mises à niveau comprenaient l'extension des périodes d'aération, l'installation de milieux à film fixe et l'ajout d'unités de décapage d'ammoniac de flux latéral, ce qui entraîne le respect des limites de décharge.
La réduction de l'ammoniac dans les usines de traitement des eaux usées est un défi multiforme qui nécessite une combinaison de stratégies biologiques, chimiques et physiques adaptées à des conditions de plantes spécifiques. La nitrification biologique-dénitrification reste la méthode la plus durable et la plus rentable, en particulier lorsqu'elle est optimisée par le contrôle des processus et les mises à niveau des infrastructures. Des méthodes chimiques comme le décapage d'ammoniac et l'échange d'ions servent de compléments efficaces, en particulier pour les flux de déchets à haute résistance ou les effluents de polissage. Les méthodes physiques, y compris le dégazage membranaire et l'aération du lagon, offrent des options supplémentaires pour des applications spécialisées.
La conformité aux normes de décharge d'ammoniac protège non seulement les écosystèmes aquatiques, mais améliore également la durabilité et la réputation des installations de traitement des eaux usées. L'innovation continue, l'optimisation des processus et la gestion adaptative sont essentielles pour maintenir de faibles niveaux d'ammoniac et assurer la gestion de l'environnement.
L'ammoniac provient principalement des déchets humains (urine et excréments), des effluents industriels riches en composés d'azote et des processus de digestion des boues. Les flux de recyclage de la déshydratation des boues peuvent également contribuer des charges d'ammoniac importantes.
L'ammoniac est toxique pour la vie aquatique, provoque une déplétion d'oxygène par la nitrification et peut entraîner l'eutrophisation. Les organismes de réglementation imposent des limites strictes à l'ammoniac dans les effluents pour protéger les plans d'eau.
Le processus de boues activés, en particulier lorsqu'il est configuré pour la nitrification-dénitrification, est la méthode biologique la plus utilisée et la plus efficace. Les systèmes à film fixe et les réacteurs par lots de séquençage (SBR) offrent également des efficacités d'élimination élevées.
Le décapage de l'ammoniac implique de l'augmentation du pH et de l'aération des eaux usées pour volatiliser le gaz de l'ammoniac, qui est ensuite capturé dans les épurateurs. Il convient au traitement des flux d'ammoniac à haute résistance ou en tant que processus de flux latéral.
Oui, par le biais d'ajustements opérationnels comme l'aération étendue, les mises à niveau de processus telles que l'ajout de milieux à film fixe et les traitements de flux latéral comme le décapage d'ammoniac, les petites plantes peuvent répondre aux normes réglementaires.
[1] https://www.waterworld.com/wastewater-treatment/article/16200638/tackling-ammonia-at-the-wastewater-treatment-plant
[2] https://www.linkedin.com/pulse/importance-ammonia-memoval-sewage-treatment-pvbcf
[3] https://www.waterworld.com/home/article/16194158/addressing-the-challenge-of-removing-ammonia-from-wastewater
[4] https://www.canada.ca/content/dam/eccc/migration/main/eu-ww/5a71856b-688f-4a15-84e7-0f79973712a/ammonia_exec_sum_e.pdf
[5] https://cdn.thomasnet.com/ccp/30674085/169814.pdf
[6] https://www.owp.csus.edu/research/papers/wastewater/ssb-lit-review-final.pdf
[7] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2018/3181087
[8] https://www.academia.edu/34687841/upgrading_of_small_sewage_treatment_plants_for_ammonia_removal_case_of_a_university_campus
