sciences et techniques - Siaap, la cité de l'eau et de l'assainissement

La pollution azotée
Un rejet d’azote réduit dans un cours d’eau entraîne une importante consommation d’oxygène, un
peu plus de 4 mg d’oxygène par mg d’azote. Pour éviter à la rivière cette consommation d’oxygène,
supprimer les risques de toxicité de l’ammoniac et limiter la production de nitrates, il faut éliminer ces
molécules, ce qui nécessite des réactions d’oxydo-réduction successives (nitrification, dénitrification).
- La nitrification est un processus en deux étapes (nitritation et nitratation) permettant la
transformation de l’azote ammoniacal en nitrates. Elle est contrôlée par l’action de bactéries
autotrophes aérobies qui utilisent l’oxydation de leur substrat (l’azote ammoniacal) comme seule
source d’énergie et le gaz carbonique comme source exclusive de carbone. Elles se caractérisent
par des temps de reproduction très long, de l’ordre de vingt-quatre heures, et leur activité est
ralentie aux plus faibles températures. La nitritation est effectuée par des bactéries nitreuses
(Nitrosomonas, Nitrosococcus et Nitrospira), la nitratation est assurée par des bactéries nitratantes
(Nitrobacter). La nitrification conduit d’abord à l’oxydation des ions ammonium (NH 4+
) en nitrite,
c’est la nitritation, puis à l’oxydation du nitrite en nitrate (NO 3-
), c’est la nitratation.
- nitritation : NH 4
+
+ 3/2 O 2
> NO 2
-
+ 2H + + H 2
O
- nitratation : NO 2
-
+ 1/2 O 2
> NO 3
-
Le développement de ces bactéries est favorisé par la présence de deux facteurs :
- l’ammonium ;
- l’oxygène apporté par une aération forcée.
- La dénitrification est un processus au cours duquel de nombreux types de bactéries
hétérotrophes utilisent les nitrates comme source d’oxygène pour oxyder la matière organique.
Au cours du processus, les nitrates sont progressivement réduits, le terme final étant du diazote,
gaz inoffensif composant 79 % de l’air que nous respirons.
NO 3
-
> NO 2
-
> NO > N 2
O > N 2
La dénitrification se déroule en anoxie – c’est-à-dire un milieu dans lequel une concentration en
oxygène dissous nulle est maintenue – en amont du traitement du carbone avec une recirculation
des nitrates, et/ou en aval de la nitrification si l’on ajoute du carbone provenant d’une source
exogène, comme le méthanol. Moyennant un dimensionnement adapté, la nitrification et la
dénitrification peuvent être réalisées simultanément.
La pollution phosphorée
L’élimination de la pollution phosphorée peut être obtenue par des bactéries, notamment du genre
Acinetobacter. Elles sont capables d’assimiler de grandes quantités d’orthophosphates, une forme
minérale dissoute de phosphates, quand, après une période de privation, on les remet en présence
d’oxygène. L’alternance des phases aérobie et anaérobie, souvent séparées dans l’espace (dans
deux bassins différents), entraîne un stress qui conduit à une surassimilation de phosphore par les
bactéries ce qui permet une diminution globale des phosphates dans l’eau. Le phosphore accumulé
dans les corps cellulaires bactériens est extrait avec la biomasse des boues en excès.
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SCIENCES ET TECHNIQUES / COLLÈGE ET LYCÉE