Principes et technologies de procédé d'élimination biologique du phosphore

I. Formes de phosphore dans les eaux usées Le phosphore dans les eaux usées existe principalement sous trois formes:toutes les bactéries absorbent une certaine quantité de phosphore de l'environnement pour répondre à leurs besoins de croissanceCependant, un groupe spécifique de bactéries connu sous le nom d'organismes accumulant des polyphosphate (PAO), également appelés bactéries accumulant des phosphate ou bactéries éliminant du phosphore,peuvent absorber plus de phosphore que leur besoin physiologiqueEn rejetant cette boue riche en phosphore, l'élimination du phosphore du système est réalisée. Core Principles of Biological Phosphorus Removal The essence of biological phosphorus removal lies in driving PAOs through an "anaerobic phosphorus release – aerobic phosphorus uptake" cycle via alternating anaerobic and aerobic environments.

1. Phase de libération de phosphore anaérobie Dans des conditions anaérobies, les processus clés suivants se produisent:(1) La matière organique dans les eaux usées est convertie en acides gras volatils (AFS) par des bactéries acidogènes fermentatrices. (2) Dans ces conditions anaérobies défavorables, les OAP décomposent leurs réserves intracellulaires de polyphosphate.L'énergie générée est partiellement utilisée pour l'entretien des cellules et partiellement pour absorber activement les VFA, qui sont ensuite converties et stockées intracellulairement sous forme de PHB (poly-β-hydroxybutyrate).(3) Le phosphate inorganique produit par la décomposition du polyphosphate est renvoyé dans les eaux usées, ce qui constitue une "libération de phosphore anaérobie".. "
2. Phase d'absorption du phosphore aérobie En entrant dans l'environnement aérobie: (1) Les OAP métabolisent le PHB stocké par voie aérobie,libérant une énergie substantielle pour alimenter la prolifération et d'autres activités physiologiques. (2) Une partie de cette énergie entraîne l'absorption active des phosphates des eaux usées,qui s'accumulent sous forme de polyphosphates en quantités excessives dans les cellules, ce qui constitue "une absorption aérobie du phosphore"(3) Les déchets de boues activées, contenant des OAP ayant absorbé l'excès de phosphore, représentent le phosphore éliminé des eaux usées.Les procédés conventionnels de séchage des boues activées ne permettent d'éliminer que 12% à 20% environ de phosphore par assimilation.En revanche, les systèmes conçus pour l'élimination biologique du phosphore peuvent atteindre des teneurs en phosphore de 5% à 6% (en poids sec) dans les boues, avec des taux d'élimination généralement suffisants pour satisfaire aux normes de rejet.III. Les États membresFacteurs affectant l'élimination biologique du phosphore
3. Zone anaérobie d'oxygène dissous (DO): doit être strictement anaérobie; même les nitrates (NO3−) doivent être absents.Il doit maintenir une quantité suffisante d'oxygène dissous pour assurer une absorption adéquate du phosphore par les OAP..
4. Temps de rétention des boues (SRT) La SRT a une incidence significative sur l'efficacité de l'élimination du phosphore. Une SRT plus courte donne de meilleures performances:SRT = 30 jours → ~ 40% de taux d'élimination SRT = 17 jours → ~ 50% de taux d'élimination SRT = 5 jours → jusqu'à 87% de taux d'élimination
5. La température optimale est de 5 à 30 °C.
6. Valeur de pH Plage optimale: 6 ̊8.
7. BOD5 Chargement Un rapport BOD5/TP > 20 est une exigence fondamentale pour une élimination efficace du phosphore. Les composés organiques facilement biodégradables à faible poids moléculaire induisent une libération de phosphore plus forte;Une libération anaérobie plus complète conduit à une plus grande absorption aérobie ultérieure.
8. Concentration de nitrates Les concentrations de nitrates dans la zone anaérobie doivent être maintenues sous 2 mg/l. Lorsque la DCO/TKN est supérieure à 10, l'effet inhibiteur du nitrate est atténué.
9. Potentiel d'oxydation-réduction (ORP) 表格 Zone ORP Range Zone aérobie +40 à +50 mV Zone anoxique -160 à -5 mV IV. Processus biologiques d'élimination du phosphore
10. Processus anaérobie-oxygique (processus A/O) Caractéristiques du processus: Temps de rétention hydraulique (HRT): 3 ‰ 6 h Solides liquides en suspension mélangés (MLSS) dans un réservoir d'aération: 2 ‰ 700,000 mg/l Efficacité d'élimination du phosphore: ~ 70%; TP d'effluent < 1 mg/L Contenu de phosphore dans les boues: ~ 4% (valeur élevée d'engrais) SVI < 100; bonne dépositabilité, résistant à l'embouteillage
11. Le procédé de phostrip (biologique-chimique combiné) Le procédé de phostrip intègre l'élimination biologique et chimique du phosphore:(1) Le flux principal est soumis à un traitement biologique conventionnel (anaérobie-aérobie). (2) Un flux latéral de boues activées de retour pénètre dans un réservoir de décapage où le phosphore est libéré dans des conditions anaérobies.(3) La chaux est ajoutée au supernatant riche en phosphore pour la précipitation chimique.. (4) La boue dépouillée est renvoyée dans le système principal. Caractéristiques du procédé de phostration: Excellente élimination du phosphore; TP des effluents généralement < 1 mg/L Haute teneur en phosphore de la boue: 2,1%7.1% Faible consommation de chaux SVI < 100; les boues se déposent, s'épaississent et se déshydratent facilement; une valeur nutritive/engrais élevée;résistant à l'accumulation Conclusion Le noyau de l'élimination biologique du phosphore réside dans le mécanisme cyclique de "libération-captage" des OAP, entraîné par des conditions anaérobies-aérobies alternéesL'étendue de la libération anaérobie de phosphore détermine directement la capacité d'absorption aérobie ultérieure.Le maintien strict de l'environnement anaérobie (absence d'oxygène dissous et de nitrates) est essentiel à la réussite de l'élimination du phosphore biologique.En outre, une SRT appropriée, une source de carbone suffisante et un pH approprié sont des facteurs essentiels pour assurer une efficacité d'élimination élevée.