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cycle de l'aazote.pptx
- 1. PLAN INTRODUCTION GENERALITES SUR L’AZOTE CYCLEDE L’AZOTE PROCEDE D’ELIMINATION DE L’AZOTE CONCLUSION 1
- 2. INTRODUCTION • l’azote estle constituant majoritaire de l’atmosphère terrestre • Il est important de connaître le cycle de l’azote pour mieux l’éliminer . 2
- 3. Généralités sur l’azote •Il se trouve en forme diatomique dans l’atmosphère : N2 3
- 4. Généralités sur l’azote •L’azote Elément incolore , inodore , inerte et gazeux , de poids volumique 14. • Les différentes formes de l’azote 4 L’azote minéral L’azote organique Formé principalement de l’azote nitrique et de l’azote ammoniacal 95% de l’azote total Directement utilisable par les plantes Non assimilable par les plantes
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- 6. Généralités sur l’azote •L’azote doit être fixé (lié à d’autres atomes) pour que les organismes puissent l’utiliser sous forme de : • Ammoniac • Nitrate 6
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- 8. CYCLE DE L’AZOTE lafixation de l’azote diatomique N2 la nitrification la dénitrification 8
- 9. CYCLE DE L’AZOTE •Fixation de l’azote 9
- 10. CYCLE DE L’AZOTE Fixationde l’azote • La réaction chimique type est: 𝟐𝐍𝟐 + 𝟑 𝐂𝐇𝟐𝐎 + 𝟑𝐇𝟐𝐎 → 𝟒𝐍𝐇𝟒 + + 𝟑𝐂𝐎𝟐 • Dans les sols où le pH est élevé, l’ammonium se transforme en ammoniac gazeux suivant l’équation : 𝑵𝑯𝟒 + + 𝑶𝑯− → 𝑵𝑯𝟑 𝒈 + 𝑯𝟐𝑶 10
- 11. CYCLE DE L’AZOTE Fixationde l’azote 11
- 12. CYCLE DE L’AZOTE Nitrification 12 Lanitrosation La nitratation NH4 + + 3/2 O2 -------------> NO2 - + 2H+ + H2O NO2 - + 1/2 O2 --------------> NO3 – Nitrites Nitrates Bactéries nitrosantes Notrosomonas,nitrosococcus Bactéries Nitratantes Nitrobacter , Nitrococcus 2NH4 + + 3O2 + NO2 - + 1/2 O2 --------------> 2NO3 - + 2H2O + 4H+ Equation globale de Nitrification
- 13. CYCLE DE L’AZOTE Dénitrification •Réduction de l'ion nitrate (NO3 -) successivement en ion nitrite (NO2 -), puis en monoxyde d'azote (NO), en protoxyde d'azote (N2O), et enfin en diazote (N2) par les bactéries dénitrifiantes. 13
- 14. CYCLE DE L’AZOTE Dénitrification •Equation de la réaction : • 𝟒𝑵𝑶𝟑 − + 𝟓 𝑪𝑯𝟐𝑶 + 𝟒𝑯+ ⟶ 𝟐𝑵𝟐 𝒈 + 𝟓𝑪𝑶𝟐 𝒈 + 𝟕𝑯𝟐𝑶 14
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- 16. ELIMINATION DE L’AZOTE 16 Traitement Physique; Traitement Physico-chimique ; Traitement d’échange d’ions ; Traitement d’oxydation chimique : le chlore ; Traitement Biologique .
- 17. ELIMINATION DE L’AZOTE 17 Traitement Physique Décantation lorsqu’il est lié aux matières en suspension ;
- 18. ELIMINATION DE L’AZOTE 18 TraitementPhysico-Chimique A pH basique (11 à 12) l’ammoniaque est sous forme NH3 et est volatile ; On l’élimine par stripping ; Pour les eaux potables, les rendements sont mauvais car la teneur en NH4+ est trop faible
- 19. ELIMINATION DE L’AZOTE 19 Traitementpar échange d’ions Echange ionique par la cliloptilolite : le potassium gêne; La rareté de la cliloptilolite est un obstacle à cette technique
- 20. ELIMINATION DE L’AZOTE 20 Oxydationpar le chlore : 1. 𝑵𝑯𝟑 + 𝑯𝑶𝑪𝒍 → 𝑵𝑯𝟐𝑪𝒍 + 𝑯𝟐𝑶 2. 𝑵𝑯𝟑 + 𝟐𝑯𝑶𝑪𝒍 → 𝑵𝑯𝑪𝒍𝟐 + 𝟐𝑯𝟐𝑶 3. 𝑵𝑯𝟑 + 𝟑𝑯𝑶𝑪𝒍 → 𝑵𝑪𝒍𝟑 + 𝟑𝑯𝟐𝑶 4. 𝟐𝑵𝑯𝟐𝑪𝒍 + 𝑯𝑶𝑪𝒍 → 𝑵𝟐 + 𝟑𝑯𝑪𝒍 + 𝑯𝟐𝑶 • L’addition membre à membre des réactions (1) et (4) donne : • 𝟐𝑵𝑯𝟑+ 𝟐𝑯𝑶𝑪𝒍 → 𝑵𝟐 + 𝟑𝑯𝑪𝒍 + 𝟑𝑯𝟐𝑶
- 21. ELIMINATION DE L’AZOTE 21 COURBED’ABSORPTION DU CHLORE Détermination du point critique
- 22. 22 ELIMINATION DE L’AZOTE TRAITEMENTCHIMIQUE DES IONS AMMONIUM PAR CHLORATION AVANTAGE • L’azote disparaît de l’eau car transformé en azote gazeux INCONVENIENTS • Le chlore conduit avec la matière organique présente dans les eaux à des réactions secondaires :
- 23. ELIMINATION DE L’AZOTE 23 •Formation de composés organochlorés; • THM ; • Dérivés chlorés de l’acide nitrique et de l’acétonitrile; • Certains composés sont cancérigènes. Ne jamais chlorer les eaux brutes riches en MES et matières organiques
- 24. ELIMINATION DE L’AZOTE TraitementBiologique Incorporation aux bactéries produites, transformation en nitrates puis en azote gazeux lors des processus de nitrification- dénitrification 24
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- 26. ELIMINATION DE L’AZOTE •l’Ammonification : transformation de l’azote organique en azote ammoniacal ; • Réactions qui peuvent s’effectuer avec ou sans microorganismes. 26 Traitement Biologique de l’Azote
- 27. ELIMINATION DE L’AZOTE •l’Assimilation : utilisation de l’ammoniaque pour synthétiser de la matière vivante qui sera éliminée avec les boues en excès ; 27 Traitement Biologique de l’Azote
- 28. ELIMINATION DE L’AZOTE •La Nitrification autotrophe aérobie, correspondant à l'oxydation des ions ammonium en ions nitrite ; qui se réalise suivant deux phases 28 Traitement Biologique de l’Azote
- 29. ELIMINATION DE L’AZOTE •Nitritation : oxydation de l’ion NH4+ en ion NO2 – • Réaction lente : 29 • Nitratation : oxydation de l’ion NO2 - en ion NO3 - Traitement Biologique de l’Azote
- 30. ELIMINATION DE L’AZOTE •EQUATION GLOBALE DE LA NITRIFICATION 𝑵𝑯𝟒 + + 𝟐𝑶𝟐 + 𝑯𝟐𝑶 → 𝑵𝑶𝟑 − + 𝟐𝑯𝟐𝑶 + 𝟐𝑯+ • 𝑵𝑯𝟒 + + 𝟏. 𝟖𝟑𝑶𝟐 + 𝟏. 𝟗𝟖𝑯𝑪𝑶𝟑 − → 𝟎. 𝟎𝟐𝟏 𝑪𝟓𝑯𝟕𝑵𝑶𝟐 + 𝟏. 𝟎𝟒𝟏𝑯𝟐𝑶 + 𝟎. 𝟗𝟖𝑵𝑶𝟑 − + 𝟏. 𝟖𝟖𝑯𝟐𝑪𝑶𝟑 Traitement Biologique de l’Azote
- 31. ELIMINATION DE L’AZOTE •Exemple de nitrificateur Traitement Biologique de l’Azote
- 32. ELIMINATION DE L’AZOTE •La dénitrification hétérotrophe consiste en la réduction des ions nitrate en diazote gazeux par une flore banale anaérobie facultative (certains Pseudomonas sp.). Elle nécessite une source de carbone pouvant provenir soit de l'effluent à traiter (D.exogène) 32 Traitement Biologique de l’Azote
- 33. ELIMINATION DE L’AZOTE •soit d'une source de carbone associée aux micro-organismes dénitrifiants (on parlera alors de denitrification endogène) 33 Traitement Biologique de l’Azote
- 34. ELIMINATION DE L’AZOTE 34 TraitementBiologique de l’Azote
- 35. ELIMINATION DE L’AZOTE STEPbiologique: bassin d'aération et nitrification 35 Traitement Biologique de l’Azote
- 36. CONCLUSION • L'élimination descomposés azotés présents dans les eaux usées est une des clés pour un contrôle de l'eutrophisation et des cycles biochimiques, nécessaire pour le maintien d'un écosystème. 36
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Notes de l'éditeur
- #8 Le cycle de l’azote est un cycle biogéochimique important dans l’environnement. Il est particulièrement étudié car le nitrite, toxique pour les espèces aquatiques à faibles concentrations, intervient dans ce cycle (Lewis et Morris, 1986). Le devenir des composés azotés est donc un problème environnemental majeur
- #10 la conversion de l’azote atmosphérique en azote utilisable par les plantes et les animaux. Elle se fait par certaines bactéries qui vivent dans les sols ou dans l’eau et qui réussissent à assimiler l’azote diatomique N2. Il s’agit en particulier des cyanobactéries et de certaines bactéries vivant en symbiose avec des plantes (entre autres, des légumineuses). La réaction chimique type est:
- #13 La nitrification se déroule en deux étapes; a nitritation permet la transformation de l'ammonium en nitrite, en présence d'oxygène (oxydation). La nitratation permet la transformation du nitrite en nitrate en présence d'oxygène (oxydation). On constate que la nitrification libère des ions H+ et abaisse donc le pH
- #14 Processus biologique de respiration anaérobie c'est-à-dire un mécanisme dans lequel l'accepteur final des électrons n'est pas le dioxygène, contrairement aux respirations aérobies, mais une autre substance minérale (ici le diazote)
- #15 L’activité humaine contribue à l’augmentation de la dénitrification, entre autres, par l’utilisation des engrais qui ajoutent aux sols des composés ammoniaqués (NH4+, NH3) et des nitrates (NO3-). L’utilisation des combustibles fossiles dans les moteurs ou les centrales thermiques transforme l’azote en oxyde d’azote NO2-. Avec N2 et CO2, la dénitrification émet dans l’atmosphère une faible quantité d’oxyde d’azote N2O. La concentration de ce gaz est faible, 300 ppb (parties par milliard). Cependant, il faut savoir qu’une molécule de N2O est 200 fois plus efficace qu’une molécule de CO2 pour créer un effet de serre. On évalue aujourd’hui que la concentration en N2O atmosphérique augm
- #17 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #18 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #19 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #20 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #21 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #22 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #23 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #24 Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
- #26 L’ élimination biologique de l’azote est classiquement jusqu’alors la résultante de quatre opérations
- #29 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #30 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #31 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #32 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #33 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #34 la phase de nitrification nécessite un apport en oxygène important associé à une consommation énergétique élevée la phase de dénitrification est généralement réalisée par des bactéries hétérotrophes et donc associée à la consommation de matière organique.
- #36 Dans la mesure du possible, la pré-dénitrification est préférable, dans ce cas une partie de la pollution organique des eaux usées y est dégradée et la nécessité de prévoir une source externe carbonée disparaît.
- #37 Un traitement usuel consiste, dans une première phase aérobie de nitrification, à favoriser l'action de bactéries transformant l'ammonium en nitrites et nitrates, et dans une seconde phase anoxique de dénitrification, à favoriser l'action de bactéries réduisant nitrites ou nitrates pour évacuer l'azote sous forme gazeuse (N2)