2. INTRODUCTION
• l’azote est le constituant majoritaire de
l’atmosphère terrestre
• Il est important de connaître le cycle de
l’azote pour mieux l’éliminer .
2
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
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
10. CYCLE DE L’AZOTE
Fixation de 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
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
18. ELIMINATION DE L’AZOTE
18
Traitement Physico-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
Traitement par 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
Oxydation par 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
22. 22
ELIMINATION DE L’AZOTE
TRAITEMENT CHIMIQUE 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
Traitement Biologique
Incorporation aux bactéries produites,
transformation en nitrates puis en azote
gazeux lors des processus de nitrification-
dénitrification
24
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
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
35. ELIMINATION DE L’AZOTE
STEP biologique: bassin d'aération
et nitrification
35
Traitement Biologique de l’Azote
36. CONCLUSION
• L'élimination des composés 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
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
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:
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
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)
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
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
Dans les ERU ainsi que dans de nombreuses ERI, l’azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale
L’ élimination biologique de l’azote est classiquement jusqu’alors la résultante de quatre opérations
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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)