décanteur primaire en fermenteur: analyse par titrimétrie
TRANSCRIPT
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 Tohidi1,4, Michele Ponzelli2, Christophe Boisvert1, Elsayed Elbeshbishy2, Domenico Santoro3 and Peter A. Vanrolleghem1,4
1 modelEAU | Département de génie civil et de génie des eaux, Université Laval, 1605 Avenue de la Médecine, Québec (QC) G1V 0A62 Ryerson University | Department of Civil Engineering, 350 Victoria Street, Toronto (ON) M5B 2K3
3 Trojan Technologies | 3020 Gore Road, London (ON) N5V 4T74 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
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 grasvolatiles (AGV)) enaugmentant le degré de fermentation dans le lit de boues.
Augmenter le tauxd’enlèvement des nutriments dans les bioréacteurs an aval.
Facteurs opérationnels influençantla 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
QIN
QE
QRQW
XR
XR
TSSIN
TSSE
SAMPLING POINT
Figure 4. Installation de la recirculation interneFigure 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 CH3COOH), alcalinité (mg/L comme HCO3-)
Pro
fon
deu
rd
u li
t d
e b
ou
es(m
)
pH
pH VFA Alkalinity
Figure 5. pH, AGV, et alcalinité dans le lit de boues
Débit HRT SRT
QIN QR QW HRT SRT
m3/d %QIN m3/d h d
16.8 50% 0.04 2.1 1
Table 1. Conditions environnementaleset d’opération
Ordinateur Analyseur d’échantillons Titrateur
Transfert de données
Donnéesarchivées
3 ,5
4 ,0
4 ,5
5 ,0
5 ,5
6 ,0
6 ,5
7 ,0
7 ,5
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
** ** ** **
pH
V [m l]
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
Bu
ffer
Cap
acit
y (m
eq/l
/pH
)
pH
Experimental
Theoretical
Bicarbonate
VFA
H2O
Titrant = H2SO4 [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)
pKa1 A
Alcalinité (HCO3-) 100.12 6.37 10.5
AGV (CH3COOH) 442.72 4.76 -Figure 8. Courbe de capacité tampon en meq/L/pH
Simulation d’une titration vers le bas avec PHREEQC
H2SO4 [0.01] N
Solution 2 Échantillon d’eau usée
après la titration
Composants de l’échantillon Concentration (mg/L)
Alcalinité (HCO3-) 110.3
AGV (CH3COOH) 446.32
Table 3. Concentrations de AGV & alcalinitécalculées 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 erreursau carré en faisant tournerPHREEQC avec différentescompositions d’échantillon
Solution 1Échantillon 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