Nos collègues du traitement des eaux usées ont probablement rencontré ce casse-tête : il y a quelques jours, divers indicateurs des effluents étaient stables, et l'azote ammoniacal et la DCO étaient tous deux en dessous de la ligne de qualification, mais soudain, un "choc de charge" a frappé. En deux jours, les données de laboratoire sont devenues rouges et l'azote ammoniacal a augmenté rapidement. Les dirigeants ont exhorté et les inspections environnementales étaient vraiment deux grandes choses. Aujourd'hui, je vais parler à tout le monde de la façon dont le choc de charge a progressivement causé le dépassement de la norme d'azote ammoniacal dans les effluents. Nous avons une compréhension claire et devons être préparés à l'avance.
Tout d'abord, il faut clarifier ce que l'on entend par 'choc de charge' ? Pour faire simple, la "prise alimentaire" de la station d'épuration a soudainement dépassé la norme. Il se pourrait que l'usine en amont ait secrètement rejeté des eaux usées à forte concentration, ou qu'une grande vague de polluants ait été apportée par le flux mixte dans le réseau de canalisations les jours de pluie, ou encore que la station de pompage n'ait pas bien contrôlé le débit d'eau, ce qui a soudainement introduit trop de "nourriture" dans le bassin biochimique. Notre système biochimique est comme une cafétéria. Normalement, tout le monde mange selon son appétit, mais soudain, un groupe de gros mangeurs se précipite, semant le chaos dans la cuisine. C'est la situation de base du choc de charge.
Quels changements se produiront dans le bassin biochimique au début du choc de charge ? La chose la plus évidente est qu'il y a trop de 'nourriture' et que les micro-organismes ne peuvent pas suivre. Nous savons tous que le traitement de l'azote ammoniacal repose principalement sur les bactéries nitrifiantes, qui sont très délicates. Elles doivent être mangées avec modération et avoir un environnement confortable. Dans des circonstances normales, la concentration d'azote ammoniacal et la charge organique dans l'influent sont stables, et les bactéries nitrifiantes se multiplient lentement, ce qui peut convertir l'azote ammoniacal en nitrate. Mais une fois que la charge augmente soudainement, par exemple lorsque la concentration d'azote ammoniacal dans l'influent passe de 30 mg/L habituels à 80 mg/L, ou lorsque l'influent double, la quantité totale d'azote ammoniacal par unité de volume augmente soudainement, et la "charge de travail" des bactéries nitrifiantes double soudainement plusieurs fois, elles seront d'abord "confuses".
Immédiatement après, il n'y avait pas assez d'oxygène dissous. Le traitement microbien des polluants repose sur l'aide de l'oxygène. Lorsque la charge est élevée, les micro-organismes vont désespérément "respirer" pour décomposer la matière organique, ce qui entraîne une forte augmentation de la consommation d'oxygène. Notre système d'aération a une capacité maximale d'apport d'oxygène, ce qui est suffisant pour une utilisation normale. En cas de choc, la nourriture s'arrêtera. Tout comme un groupe de personnes qui courent dans une petite pièce en même temps, il n'y a certainement pas assez d'oxygène, et tout le monde va haleter. La concentration d'oxygène dissous dans le bassin biochimique chutera rapidement de 2 à 3 mg/L habituels à moins de 1 mg/L, et même à zéro. Les bactéries nitrifiantes sont particulièrement sensibles à l'oxygène dissous, et elles ont besoin d'au moins 1 à 2 mg/L d'oxygène dissous lorsqu'elles travaillent. En cas de manque d'oxygène, elles se mettront en grève et l'efficacité de la conversion de l'azote ammoniacal diminuera directement. À ce stade, lorsque vous mesurez l'oxygène dissous dans le bassin biochimique, vous constaterez que la valeur chute rapidement, et même lorsque l'aérateur est mis au maximum, il ne peut pas y résister. Les bulles à la surface de l'eau apparaissent faibles et sans vie.
Ensuite, la valeur du pH chutera, ce qui est encore pire pour les bactéries nitrifiantes. Lorsque les micro-organismes décomposent la matière organique, ils produisent des acides organiques, et plus la charge est élevée, plus les acides sont produits. Pendant ce temps, la réaction de nitrification elle-même consomme également de l'alcalinité, nécessitant environ 7,14 g d'alcalinité équivalente en carbonate de calcium pour chaque 1 g de conversion d'azote ammoniacal. En cas de choc de charge, l'alcalinité est rapidement consommée sans réapprovisionnement en temps opportun, et la valeur du pH dans le bassin biochimique passera de 7,5-8,5 habituels à moins de 7, voire à 6,5. Les bactéries nitrifiantes sont les plus adaptées pour travailler dans des environnements alcalins neutres. À mesure que le pH diminue, leur activité est comme gelée, et le taux de réaction diminue de manière significative. À ce stade, lorsque vous allez mesurer le pH, vous constaterez que la valeur change de jour en jour et diminue lentement, et le résultat mesuré par le kit de test d'alcalinité sera également effrayant.
Encore plus problématique, le choc de charge peut provoquer des conflits au sein de la communauté microbienne. Notre bassin biochimique ne contient pas seulement des bactéries nitrifiantes, mais aussi de nombreuses bactéries hétérotrophes qui décomposent la matière organique. Les bactéries hétérotrophes sont beaucoup plus dominantes que les bactéries nitrifiantes, car elles se reproduisent rapidement et se disputent férocement la nourriture. Normalement, tout le monde vit en paix, mais une fois que des concentrations élevées de matière organique arrivent, les bactéries hétérotrophes se multiplient comme des loups affamés, concurrençant les bactéries nitrifiantes pour l'oxygène et l'espace vital. Tout comme un groupe d'hommes forts se précipitant pour saisir de la nourriture dans la cafétéria, les bactéries nitrifiantes à mâcher lentement ne peuvent pas rivaliser et ne peuvent que mourir de faim. À ce stade, l'examen microscopique révélera que les colonies bactériennes sont devenues lâches, que les protozoaires ont diminué et que le nombre de bactéries nitrifiantes, qui représentaient à l'origine une certaine proportion, a fortement diminué. La structure de l'ensemble de la communauté microbienne a été perturbée.
Au fil du temps, l'activité et la quantité de bactéries nitrifiantes diminuent. En raison de l'impact de la charge, elles souffrent non seulement de la faim, de l'hypoxie et de l'inconfort du pH, mais peuvent également mourir en raison de la dégradation de l'environnement. Le taux de reproduction des bactéries nitrifiantes est déjà lent, avec un cycle de génération de plusieurs jours, contrairement aux bactéries hétérotrophes qui peuvent se reproduire plusieurs générations en une journée. Une fois qu'un grand nombre de bactéries nitrifiantes meurent, il devient difficile de récupérer. À ce stade, si vous allez mesurer l'azote ammoniacal dans le bassin biochimique, vous constaterez que l'azote ammoniacal à l'entrée n'a pas beaucoup diminué, et qu'il est toujours élevé à la sortie, ce qui indique que la réaction de nitrification a presque stagné. La valeur de l'azote ammoniacal dans les effluents commence à augmenter à partir de ce point.
Si l'impact de la charge dure longtemps ou si l'intensité de l'impact est particulièrement élevée, la situation sera encore pire. Le système de nitrification peut s'effondrer complètement, et même si la charge d'influent est réduite, l'azote ammoniacal ne peut pas être réduit. Parce que les bactéries nitrifiantes sont presque mortes, la "force principale" du bassin biochimique a disparu et doit être réentraînée. C'est comme si le chef cuisinier de la cuisine d'une cafétéria se fatiguait et s'enfuyait. Même s'il y a moins de clients, personne ne peut plus cuisiner, nous devons donc recruter et former de nouvelles personnes. Ce processus peut prendre aussi peu qu'une ou deux semaines, ou aussi longtemps qu'un ou deux mois, et l'azote ammoniacal des effluents continuera certainement à dépasser la norme.
Ensuite, la valeur du pH chutera, ce qui est encore pire pour les bactéries nitrifiantes. Lorsque les micro-organismes décomposent la matière organique, ils produisent des acides organiques, et plus la charge est élevée, plus les acides sont produits. Pendant ce temps, la réaction de nitrification elle-même consomme également de l'alcalinité, nécessitant environ 7,14 g d'alcalinité équivalente en carbonate de calcium pour chaque 1 g de conversion d'azote ammoniacal. En cas de choc de charge, l'alcalinité est rapidement consommée sans réapprovisionnement en temps opportun, et la valeur du pH dans le bassin biochimique passera de 7,5-8,5 habituels à moins de 7, voire à 6,5. Les bactéries nitrifiantes sont les plus adaptées pour travailler dans des environnements alcalins neutres. À mesure que le pH diminue, leur activité est comme gelée, et le taux de réaction diminue de manière significative. À ce stade, lorsque vous allez mesurer le pH, vous constaterez que la valeur change de jour en jour et diminue lentement, et le résultat mesuré par le kit de test d'alcalinité sera également effrayant.
Encore plus problématique, le choc de charge peut provoquer des conflits au sein de la communauté microbienne. Notre bassin biochimique ne contient pas seulement des bactéries nitrifiantes, mais aussi de nombreuses bactéries hétérotrophes qui décomposent la matière organique. Les bactéries hétérotrophes sont beaucoup plus dominantes que les bactéries nitrifiantes, car elles se reproduisent rapidement et se disputent férocement la nourriture. Normalement, tout le monde vit en paix, mais une fois que des concentrations élevées de matière organique arrivent, les bactéries hétérotrophes se multiplient comme des loups affamés, concurrençant les bactéries nitrifiantes pour l'oxygène et l'espace vital. Tout comme un groupe d'hommes forts se précipitant pour saisir de la nourriture dans la cafétéria, les bactéries nitrifiantes à mâcher lentement ne peuvent pas rivaliser et ne peuvent que mourir de faim. À ce stade, l'examen microscopique révélera que les colonies bactériennes sont devenues lâches, que les protozoaires ont diminué et que le nombre de bactéries nitrifiantes, qui représentaient à l'origine une certaine proportion, a fortement diminué. La structure de l'ensemble de la communauté microbienne a été perturbée.
Au fil du temps, l'activité et la quantité de bactéries nitrifiantes diminuent. En raison de l'impact de la charge, elles souffrent non seulement de la faim, de l'hypoxie et de l'inconfort du pH, mais peuvent également mourir en raison de la dégradation de l'environnement. Le taux de reproduction des bactéries nitrifiantes est déjà lent, avec un cycle de génération de plusieurs jours, contrairement aux bactéries hétérotrophes qui peuvent se reproduire plusieurs générations en une journée. Une fois qu'un grand nombre de bactéries nitrifiantes meurent, il devient difficile de récupérer. À ce stade, si vous allez mesurer l'azote ammoniacal dans le bassin biochimique, vous constaterez que l'azote ammoniacal à l'entrée n'a pas beaucoup diminué, et qu'il est toujours élevé à la sortie, ce qui indique que la réaction de nitrification a presque stagné. La valeur de l'azote ammoniacal dans les effluents commence à augmenter à partir de ce point.
Si l'impact de la charge dure longtemps ou si l'intensité de l'impact est particulièrement élevée, la situation sera encore pire. Le système de nitrification peut s'effondrer complètement, et même si la charge d'influent est réduite, l'azote ammoniacal ne peut pas être réduit. Parce que les bactéries nitrifiantes sont presque mortes, la "force principale" du bassin biochimique a disparu et doit être réentraînée. C'est comme si le chef cuisinier de la cuisine d'une cafétéria se fatiguait et s'enfuyait. Même s'il y a moins de clients, personne ne peut plus cuisiner, nous devons donc recruter et former de nouvelles personnes. Ce processus peut prendre aussi peu qu'une ou deux semaines, ou aussi longtemps qu'un ou deux mois, et l'azote ammoniacal des effluents continuera certainement à dépasser la norme.
Un autre point facilement négligé est que le décanteur est également sujet à des problèmes après le choc de charge, ce qui entraîne indirectement une augmentation de l'azote ammoniacal. Sous l'impact, l'activité microbienne est faible et l'effet de coagulation des flocons microbiens n'est pas bon. Cela peut entraîner un gonflement des boues et des fuites de boues dans le décanteur. Un grand nombre de bactéries nitrifiantes s'écoulent du système avec les boues, et la population microbienne dans le bassin diminue, ce qui entraîne naturellement une baisse de la capacité de traitement. À ce stade, si vous allez au décanteur et regardez, il y aura une couche de boues fines flottant à la surface de l'eau, et beaucoup de boues seront également évacuées de la déversoir de sortie. Mesurez la concentration de boues (MLSS), et vous constaterez qu'elle est beaucoup plus faible que d'habitude.
Quelqu'un peut se demander, pourquoi l'azote ammoniacal n'a-t-il pas diminué après le passage du choc de charge ? C'est parce que la récupération des bactéries nitrifiantes prend du temps. Tout comme lorsqu'une personne est surmenée et malade, ce n'est pas quelque chose qui peut être guéri en une seule journée de repos, elle doit prendre soin d'elle-même lentement. Même si la charge d'influent revient à la normale et que les facteurs environnementaux tels que l'oxygène dissous et le pH sont réajustés, les bactéries nitrifiantes devront se reproduire et s'accumuler à nouveau, ce qui peut prendre plusieurs jours ou semaines. Pendant cette période de récupération, l'azote ammoniacal des effluents restera élevé jusqu'à ce que la fonction du système de nitrification soit entièrement rétablie.
Résumons ce processus : augmentation soudaine de la charge → augmentation rapide de la consommation d'oxygène microbien, oxygène dissous insuffisant → décomposition de la matière organique pour produire de l'acide, consommation d'alcalinité, diminution du pH → prolifération importante de bactéries hétérotrophes, occupant l'espace vital des bactéries nitrifiantes → inhibition de l'activité bactérienne nitrifiante, réduction de la quantité → diminution significative de l'efficacité de la conversion de l'azote ammoniacal → ruissellement des boues du décanteur, perte microbienne intensifiée → augmentation continue de l'azote ammoniacal des effluents → même après la fin de l'impact, le système de nitrification a encore besoin de temps pour récupérer, et l'azote ammoniacal reste élevé.
En comprenant ce processus, nous pouvons mieux prévenir et répondre aux chocs de charge dans notre vie quotidienne. Par exemple, renforcer la surveillance de l'influent pour détecter les fluctuations anormales à l'avance ; Optimiser le système d'aération pour assurer une capacité d'apport d'oxygène suffisante ; Réserver des agents alcalins et les réapprovisionner en temps opportun si nécessaire ; Assurer un contrôle approprié du reflux des boues pour éviter les fuites de boues et autres problèmes. En effectuant bien ces tâches, nous pouvons minimiser l'impact du choc de charge sur l'azote ammoniacal des effluents, rendant notre système de traitement des eaux usées plus stable et fiable.
