Transformation d’un décanteur primaire en fermenteur: analyse par titrimétrie Pour une dénitrification efficace: DCO requise dans l’affluent La dénitrification stabilise le pH en créant de l’alcalinité Objectif: Décanteur primaire Fermenteur Maryam Tohidi 1,4 , Michele Ponzelli 2 , Christophe Boisvert 1 , Elsayed Elbeshbishy 2 , Domenico Santoro 3 and Peter A. Vanrolleghem 1,4 1 modelEAU | Département de génie civil et de génie des eaux, Université Laval, 1605 Avenue de la Médecine, Québec (QC) G1V 0A6 2 Ryerson University | Department of Civil Engineering, 350 Victoria Street, Toronto (ON) M5B 2K3 3 Trojan Technologies | 3020 Gore Road, London (ON) N5V 4T7 4 CentrEau | Centre québécois de recherche sur la gestion de l’eau, Université Laval, 1065 Avenue de la Médecine, Québec (QC), G1V 0A6 https://www.centreau.org [email protected] Comment transformer un décanteur primaire en fermenteur? La titrimétrie: Une méthode d’analyse d’AGV utilisant la titration EN RÉSUMÉ La titrimétrie permet de déterminer le profil des AGV et de l’alcalinité dans un décanteur primaire. Cela permet de surveiller la performance de fermentation du décanteur primaire et d’évaluer la quantité d’AGV produite dans le lit de boues. Ces résultats permettent d’évaluer le bénéfice créé par le fermenteur pour la dénitrification réalisée en aval. De quoi mon eau usée est-elle faite? Courbes de capacité tampon: Une application de la titrimétrie Figure 2. Décanteur primaire de l’usine pilEAUte Figure 1. Bioréacteur de l’usine pilEAUte (zone anoxie en rouge) Augmenter la concentration de matière organique soluble (sous forme d’acides gras volatiles (AGV)) en augmentant le degré de fermentation dans le lit de boues. Augmenter le taux d’enlèvement des nutriments dans les bioréacteurs an aval. Facteurs opérationnels influençant la production des AGV - Augmenter l’âge des boues - Recirculation du bas du décanteur à son affluent - Doser l’alcalinité pour contrôler le pH Back valve (automatic) Back valve (manual) Pump Q IN Q E Q R Q W X R X R TSS IN TSS E SAMPLING POINT Figure 4. Installation de la recirculation interne Figure 3. Schéma du décanteur primaire avec recirculation 0 200 400 600 800 1000 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0 2 4 6 8 AGV (mg/L comme CH 3 COOH), alcalinité (mg/L comme HCO 3 - ) Profondeur du lit de boues (m) pH pH VFA Alkalinity Figure 5. pH, AGV, et alcalinité dans le lit de boues Débit HRT SRT Q IN Q R Q W HRT SRT m 3 /d %Q IN m 3 /d h d 16.8 50% 0.04 2.1 1 Table 1. Conditions environnementales et d’opération Ordinateur Analyseur d’échantillons Titrateur Transfert de données Données archivées 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0 6 ,5 7 ,0 7 ,5 0 10 20 80 90 100 ******** pH Volume d’acide ajouté (mL) Figure 6. Courbe de titration d’un échantillon Figure 7. Appareil Methrom Titrino avec analyseur d’échantillons 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Buffer Capacity (meq/l/pH) pH Experimental Theoretical Bicarbonate VFA H2O Titrant = H 2 SO 4 [0.01]N À l’aide d’un solveur Courbe exp. ≅ Courbe théorique (titration) (calculée) Minimise la somme des erreurs au carré Table 2. Concentrations des AGV & alcalinité des échantillons basées sur les pKa obtenus Composants de l’échantillon Concentration (mg/L) pKa 1 A Alcalinité (HCO 3 - ) 100.12 6.37 10.5 AGV (CH 3 COOH) 442.72 4.76 - Figure 8. Courbe de capacité tampon en meq/L/pH Simulation d’une titration vers le bas avec PHREEQC H 2 SO 4 [0.01] N Solution 2 Échantillon d’eau usée après la titration Composants de l’échantillon Concentration (mg/L) Alcalinité (HCO 3 - ) 110.3 AGV (CH 3 COOH) 446.32 Table 3. Concentrations de AGV & alcalinité calculées avec PHREEQC Faire tourner PHREEQC Courbe exp. ≅ Courbe PHREEQC (titration) (simulée) Faire tourner OpenSolver Composition de l’échantillon calibre . • Lecture de la base de données chimiques • Simulation de la titration Minimise la somme des erreurs au carré en faisant tourner PHREEQC avec différentes compositions d’échantillon Solution 1 Échantillon d’eau usée avant la titration 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 0 20 40 60 80 100 pH H2SO4 (mL) PHREEQC Simulation Experimental curve Figure 9. Courbe simulée avec PHREEQC donnant la moindre erreur avec la courbe expérimentale