L ATPmétrie et exploitation d un bassin de boues activées Aqua-tools 26, rue Charles Edouard Jeanneret 78300 Poissy - France Tel : + 33 (0)1 39 75 02 20 contact@aqua-tools.com www.aqua-tools.com
Généralités La majorité des stations d épuration effectue l épuration biologique dans un bassin de boues activées. Dans ce bassin sont mélangés intimement l eau à épurer une certaine masse biologique l air
Généralités La station d épuration est une unité de fabrication, la qualité du produit fini dépend de la qualité des matières premières. L exploitant de station d épuration reçoit une matière première de qualité aléatoire et doit produire une eau dans les normes de rejets débit polluant A toxique polluant B arrêt unité
Généralités La masse biologique épuratrice est donc soumise à la possible présence de toxiques à des variations de charges nutritionnelles à des modifications d aération et autres La mesure de l ATP peut aider à mesurer la masse biologique vivante d un bassin de boues activées, donc évaluer exactement la partie active des boues. évaluer la réaction de la biomasse à un effluent suspecté toxique à un toxique
TOTAL CONTROL ( TCM TM TCB TM ) TOTAL CONTROL, ( TCM TM TCB TM ) Kits 2 Types d analyses tatp TM : Tout l ATP dans échantillon datp TM : Seulement l ATP extracellulaire de échantillon Calcul de catp TM ( tatp datp) : Biomasse Active ATP total étant tatp= catp + datp cellule vivante peu stable
Les paramètres du kit TCB tatptm catptm Biomass Concentration datptm MLSS BSITM ABRTM Biomass Health Solids Activity
Audit d une STEP par ATP métrie: Utilisation des paramètres catp = indicateur de la concentration de la biomasse: Maintenir à un niveau acceptable! BSI = indicateur de santé de la biomasse: Minimiser par suivi quotidien! ABR = indicateur de l activité des solides: Maximiser pour améliorer l efficacité de l installation! Pour tous les process établir une ligne de base!
Seuils indicatifs
Evaluation de la biomasse active
Evaluation de la biomasse active L exploitation d un bassin de boues activées nécessite de connaître la quantité de boues (!! ) présente dans le système épuratoire de manière à: extraire le surplus de boue du à l accroissement de la population bactérienne à contrôler la charge massique DBO journalière entrant dans le système Cm = Masse biologique du bassin de boue activée Cette quantité de boue est évaluée en faisant une mesure des matières en suspension (filtration d un volume donné, séchage du gâteau à 105 C, pesées de celui-ci ) Mais on mesure quoi?
Evaluation de la biomasse active dans une station bio on trouve généralement ce ratio 25% on mesure tout, minéral+organique. Pour avoir la part d organique on réalise une perte au feu à 500/600 C minéraux organique Mais on ne différencie pas la matière organique morte de la vivante 75% c est la matière vivante qui est utile pour l épuration!!! fraction minérale fraction organique = matière vivante + matière morte
Evaluation de la biomasse active L ATP permet de connaître exactement la quantité de matière vivante en dosant le catp = énergie et activité de la biomasse Il est admis dans le domaine de la microbiologie que: 1ng d ATP/ml correspond à 0.5 mg/l de biomasse sèche L ABR est le rapport de biomasse active et est ABR = catp * 0.5 matières en suspension Permet d évaluer le pourcentage de biomasse des boues du bassin
Evaluation de la biomasse active Ainsi il est possible d évaluer: la quantité de biomasse vivante d un bassin de boues activées son état de santé d adapter la charge polluante à l entrée du bassin de boues activées utiliser au mieux les rétentions, le traitement primaire d optimiser l extraction des boues
Cartographie d un réseau Reacteur #1 Anaerobie #1 catp = 2317 ng/ml BSI = 21% Clarificater #1 Aerobie #1 catp = 2348 ng/ml BSI = 26% Recirc #1 catp = 2895 ng/ml BSI = 32% Eau Brute catp = 86 ng/ml BSI = 17% Eau Sortie catp = 5 ng/ml BSI = 50% Recirc #2 catp = 3850 ng/ml BSI = 20% Aerobie #2 catp = 3341 ng/ml BSI = 18% Anaerobie #2 catp = 2347 ng/ml BSI = 23% Reacteur #2 Clarificater #2
Etude de la concentration optimale en bioadditifs Cas 1: Etude de la concentration à effet optimale ( bench scale)
Etude de la concentration optimale en bioadditifs Cas 2: Etude de l efficacité du bioadditifs ( en réel)
Détection des toxiques
Détection des toxiques L introduction de toxiques peut inhiber l activité bactérienne voir détruire la masse biologique. Plusieurs jours, voir semaines, peuvent être nécessaires pour reconstituer la masse biologique. Aider les exploitants à identifier les toxiques ou effluents toxiques peut s avérer utile. ce qui existe La respirométrie est une technique d évaluation de cette toxicité mais: équipement lourd (de labo ) peu exploitable sur site ne permet pas de faire simultanément plusieurs mesures, sauf en multipliant le nombre d appareils des substances biodégradables peuvent ne pas être reconnues comme aliment par des bactéries habituées à métaboliser d autres polluants. Interférence avec certains produits chimiques N est pas appliquée sur tous les bioréacteurs (anaérobie, anoxie)
Détection des toxiques L ATPmétrie peut être une alternative de terrain (pas de délai d attente pour examiner l effluent) Le Biomass Stress Index est le rapport entre le datp (extra cellulaire) et le tatp (ATP total) BSI = datp tatp = datp catp + datp
Détection des toxiques Un toxique aura tendance à détruire la biomasse vivante ce qui aura pour conséquence de diminuer le catp Plus BSI tend vers 1, plus la boue activée sera pauvre en faune épuratrice vivante Il est admis que BSI < 30% est une valeur normale
Détection des toxiques déchet Suggestion de tests sur le terrain 1 unité 1 unité 2 v% du débit Y% unité 3 unité 4 z% quel % peut on écouler x% eau non stérile contenant de la biomasse vivante rejets dans chaque flacon introduire eau de rejet (50% du volume) sans toxique + le % de l effluent d une unité faire BSI à t=0 et t = 2heures Station bio non stressée, quelle unité pourrait poser problème? Dans plusieurs flacons introduire des % différents Témoin, + v% +y%.. unité1 unité2 faire BSI à t=0 et t = 2heures
Détection des toxiques déchet Suggestion de tests sur le terrain 2 unité 1 unité 2 v% du débit Y% unité 3 unité 4 z% quel % peut on écouler x% eau non stérile contenant de la biomasse vivante rejets prendre plusieurs échantillons rejet, dans chaque échantillon ajouté un% croissant de l effluent suspecté faire BSI à t=0 et t = 2heures Station bio non stressée, quelle unité pourrait poser problème? Dans plusieurs flacons introduire des % différents Témoin, + a% +b%.. unité2 unité2 faire BSI à t=0 et t = 2heures
Etude du fonctionnement d un bioréacteur Tests d homogénéité ou toxicité locale catpm = X ABRm = Y Problème d homogénéité: catp bas Si Origine mécanique: catp = ½ X=> ABR = 1 x Y ( MES = ½) Si Origine de toxicité: catp = ½ X=> ABR = 1/2 x Y
Détection des toxiques Il est souhaitable d évaluer la toxicité des effluents lorsque la station d épuration fonctionne sans perturbation. De faire cette même évaluation lors des changements de production et de mettre en évidence les risques possibles à introduire dans la boucle d épuration des toxiques. Lorsqu il est évident qu un toxique perturbe le bon fonctionnement du bassin biologique, proposer aux exploitants une procédure pour limiter la dégradation du procédé épuratoire.
Etude de la toxicité des effluents: Station Municipale, Canada Bio #1 Effluent Bio #2 Rétention Biofiltre Clarificateur secondaire Effluent Bio #3 Retour de Boue Problème : Absence de nitrification dans l installation
Etude de la toxicité des effluents: Station Municipale, Canada 70% Lien entre la BSI du bioréacteur et le BSI de l effluent entrant BSI BIO 3 50% BSI (%) Origine du problème: Relarguage de métaux de l usine 60% 40% 30% 20% BSI Effluent entrant 10% Conclusion: Identification de la source du stress bactérien R = +0.86 Moyenne hebdomadaire 0% 20-Nov-05 27-Nov-05 4-Dec-05 11-Dec-05 18-Dec-05 25-Dec-05 1-Jan-06 8-Jan-06 15-Jan-06 22-Jan-06
Conclusion Avec un équipement simple qui permet déjà de contrôler la biomasse active: des circuits de refroidissement des réseaux sanitaires des boucles de process On peut également contrôler la biomasse d un bassin de boues activées Cette multi-fonctionnalité permet: une économie d équipement une simplicité de mesure, à la fois plus rapide et plus précise
Stratégie d utilisation court terme Audit d une installation (1-2 jours) Etat des lieux du fonctionnement d une station d épuration Identification de problèmes d homogénéité, toxiques, problèmes de fonctionnement, rejet de boue Etude des effluents toxiques Identification de l effluent toxique Etude de la concentration acceptable par le bioréacteur sans perturber son fonctionnement Etude de la concentration optimale d ajout de bioadditifs ou d ensemencement
Stratégie d utilisation à long terme Suivi du fonctionnement d une installation Cartographie de l installation Etablissement des paramètres (catp, BSI, ABR) en fonctionnement normal de la station Monitoring de l installation sur la base de catp et BSI Identification précoce des dérives en fonction de la saisonnalité ou la périodicité de la production Détection de la toxicité des effluents Mise en place de mesures préventives dès qu une alerte est déclenchée: GERER UNE STEP
Stratégie d utilisation à long terme Optimisation du fonctionnement de l installation Étude des conditions optimales Consommation d énergie Consommation d oxygène, bioadditifs etc Réduction des coûts