La lente dynamique du processus de boues activées est l’un des principaux inconvénients lors de la prise de décisions lorsque des problèmes surviennent. Quelle que soit la mesure que l’on décide de prendre, ses effets sur le processus ne seront pas clairement observés avant quelques jours. Ce fait rend particulièrement pertinent, d’une part, de détecter les problèmes le plus tôt possible et, d’autre part, de prendre les bonnes décisions dès le départ. Cependant, il n’est pas possible d’évaluer le processus biologique avec des mesures physiques ou chimiques, il est nécessaire d’avoir des informations directes sur la biomasse et sur l’effet que les eaux usées à traiter ont sur elle. La technique de la respirométrie permet d’évaluer, de contrôler et de protéger le processus de boues activées en fournissant des informations liées à l’état ou à l’activité de la biomasse.
La respirométrie est basée sur la mesure de la vitesse de consommation d’oxygène des bactéries lorsqu’elles dégradent un substrat organique, de l’azote ammoniacal ou bien elles-mêmes (respiration endogène). Le taux de respiration (OUR) consiste en la quantité d’oxygène consommée par les bactéries par unité de temps et s’exprime en mg O2/(L•h). Comme ce paramètre dépend de la quantité de microorganismes présents dans l’échantillon, on travaille généralement avec le taux de respiration spécifique (SOUR), qui est le taux de respiration divisé par la quantité de biomasse de l’échantillon. Il s’exprime en mg O2/(g•h) et sa valeur dépend uniquement de l’état de la biomasse et de la quantité et de la biodégradabilité du substrat disponible.
En comparant la valeur du taux de respiration spécifique de l’échantillon avec les valeurs de référence (tableau), on peut savoir si le processus biologique est surchargé (il y a trop de substrat pour si peu de biomasse), fonctionne à bon rendement ou, au contraire, présente des symptômes de toxicité. Pour une même eau usée, l’augmentation progressive du taux de respiration spécifique est indicative d’une augmentation de l’activité biologique, et inversement.
En plus de pouvoir connaître la santé et la capacité actuelle du processus de boues activées et le caractère toxique des eaux usées pour les microorganismes grâce à la respirométrie, cette technique permet également :
- Optimiser l’aération et ainsi favoriser l’économie d’énergie de l’installation. Grâce à la respirométrie, on détermine de manière précise les besoins réels en oxygène, pour une eau usée et avec une biomasse déterminée.
- Caractériser l’eau à traiter en fonction de sa biodégradabilité par les boues activées. On peut connaître le fractionnement de la DCO de l’eau à traiter en fonction de si elle est rapidement biodégradable, lentement biodégradable ou non biodégradable. Cette caractérisation est très utile pour évaluer et ajuster le processus.
- Détecter les déversements industriels ayant des effets inhibiteurs ou toxiques sur la biomasse. La respirométrie permet de détecter les effets nuisibles des eaux usées sur les microorganismes juste au moment où cela commence à les affecter, permettant de prendre des mesures pour atténuer les effets occasionnés.
- Optimiser le processus de nitrification/dénitrification. Elle permet de déterminer le taux de nitrification réel et le taux de dénitrification réel de notre processus. Sur la base de ces valeurs, on peut réajuster l’âge des boues.
- Analyser la relation des nutriments (C:N:P) dans les eaux usées. Le fait que les nutriments essentiels ne soient pas présents dans les eaux usées dans la proportion dont les microorganismes ont besoin produit une série d’effets négatifs sur la stabilité du processus de boues activées. Grâce à la respirométrie, on peut détecter si la relation des nutriments dans l’eau réduit l’activité biologique et est à l’origine de problèmes.
- Déterminer des paramètres cinétiques, nécessaires à la modélisation du processus. Grâce à la respirométrie, on peut déterminer des paramètres tels que le coefficient de rendement de la biomasse hétérotrophe, le taux d’utilisation de la DCO, le taux de nitrification, etc.
Ainsi, la respirométrie est une technique simple et pratique, qui nous apporte des informations directes sur la biomasse. Elle nous permet d’anticiper la plupart des problèmes qui peuvent affecter le processus, garantissant que dès le premier moment, les mesures correctes sont prises pour atténuer le problème. De plus, elle constitue également un outil nécessaire pour optimiser le processus et déterminer des paramètres essentiels pour sa modélisation.
