Nitrification et dénitrification
- l’ammoniac
- les nitrites
- les nitrates
Étape de nitrification
La nitrification est la première étape du traitement biologique de l’azote. Elle est réalisée par des bactéries aérobies qui oxydent l’ammoniac (NH4+) en nitrite (NO2-) puis en nitrate (NO3-). Cette réaction est catalysée par des bactéries aérobies telles que Nitrosomonas europaea et Nitrobacter hamburgensis.
Durant cette phase, les bactéries oxydent l’ammonium en nitrite dans des conditions aérobies.
La nitrification se déroule en deux étapes successives :
- Oxydation de l’ammoniac en nitrite : Les bactéries du genre Nitrosomonas oxydent l’ammoniac en nitrite dans des conditions aérobies. Cette étape est importante, car elle élimine l’ammoniac, un polluant toxique pour les milieux aquatique
- Oxydation du nitrite en nitrate : Les bactéries du genre Nitrobacter oxydent ensuite le nitrite en nitrate. Cette réaction nécessite également des conditions aérobies et une quantité suffisante d’oxygène dissous.
Étape de dénitrification
La dénitrification est la deuxième étape du traitement biologique de l’azote. Elle consiste à convertir les nitrates en diazote (N2), un gaz inoffensif. Cette réaction est catalysée par des bactéries anaérobies telles que Paracoccus denitrificans.
En l’absence d’oxygène, des microbes utilisent le nitrate issu de l’ammonium pour libérer des électrons.
En fait, le diazote est inoffensif, car il compose environ 80 % de l’air que nous respirons. Les processus de nitrification/dénitrification éliminent naturellement l’ammonium et le nitrate. Ces composés contribuent à la pollution des eaux naturelles, sans causer de préjudice à la santé ou à la planète.
La dénitrification se déroule en deux étapes :
- Réduction des nitrates en nitrite : Les bactéries réduisent les nitrates en nitrite dans des conditions anaérobies. Cette étape est importante, car elle élimine les nitrates, qui peuvent être toxiques pour les organismes aquatiques.
- Réduction du nitrite en diazote : Les bactéries réduisent le nitrite en diazote. Cette réaction est également anaérobie et nécessite une absence totale d’oxygène dans l’eau.
Importance de la dénitrification
La dénitrification est essentielle pour éliminer complètement l’azote contenu dans les eaux usées. Elle permet de récupérer l’alcalinité perdue lors de la nitrification et de réduire les concentrations de nitrates dans les eaux traitées. La dénitrification est également importante pour préserver la qualité de l’eau potable et de l’environnement.
Pour garantir une bonne dénitrification, il est important de respecter certaines conditions :
- Absence d’oxygène : Les bactéries anaérobies nécessitent une absence totale d’oxygène pour fonctionner.
- Présence de nitrates : Les bactéries anaérobies nécessitent des nitrates pour se nourrir.
- Présence de bactéries dénitrifiantes : Les bactéries anaérobies doivent être présentes dans le milieu pour catalyser la dénitrification.
- Température constante : La température doit être constante pour permettre aux bactéries de se développer.
FAQ
Quels sont les effets d'une nitrification excessive sur l'environnement ?
Une nitrification excessive peut entraîner une accumulation de nitrates dans les milieux aquatiques, favorisant l’eutrophisation. Ce phénomène provoque une prolifération d’algues qui consomment l’oxygène dissous, menaçant ainsi la biodiversité aquatique et pouvant créer des « zones mortes » où la vie est absente.
Comment les systèmes MBR améliorent-ils la nitrification et la dénitrification ?
Les bioréacteurs à membrane (MBR) combinent des processus biologiques avec une filtration membranaire avancée. Cette intégration permet un contrôle précis des conditions environnementales, optimisant ainsi l’activité des bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes. Les MBR offrent une solution compacte et efficace pour l’élimination de l’azote, garantissant une qualité supérieure des effluents.
Quels facteurs influencent la performance de la nitrification et de la dénitrification ?
Plusieurs facteurs opérationnels affectent ces processus :
pH : Un pH optimal autour de 7,5 est crucial. Des valeurs trop basses peuvent inhiber la nitrification.
Température : La plage optimale se situe entre 28 et 32 °C. Des températures en dehors de cette plage réduisent l’activité microbienne.
Oxygène dissous : Une concentration adéquate est nécessaire pour la nitrification, tandis que la dénitrification nécessite des conditions anoxiques.
Présence de contaminants chimiques : Certains composés peuvent inhiber ou tuer les micro-organismes responsables de ces processus.
Quels micro-organismes sont impliqués dans la nitrification et la dénitrification ?
La nitrification est principalement réalisée par des bactéries autotrophes telles que Nitrosomonas (oxydant l’ammoniac en nitrite) et Nitrobacter (oxydant le nitrite en nitrate). La dénitrification est effectuée par des bactéries hétérotrophes comme Pseudomonas et Thiobacillus, qui réduisent les nitrates en azote gazeux en absence d’oxygène.
Quels sont les risques de nitrification dans les réseaux d'eau potable utilisant des chloramines ?
Dans les systèmes de distribution d’eau potable désinfectés avec des chloramines, la nitrification peut se produire lorsque des bactéries convertissent l’ammoniac en nitrites puis en nitrates. Cela peut entraîner une perte de résidu désinfectant, la formation de biofilms et des problèmes de goût et d’odeur. Des stratégies de prévention incluent l’optimisation du processus de chloramination, la réduction de l’âge de l’eau, l’entretien préventif et la mise en œuvre d’un Plan d’Action contre la Nitrification (NAP).
