L'azote présent dans les eaux résiduaires provient essentiellement de l'urine, sous forme d'urée et d'acide urique. Lors du transport des effluents jusqu'à la station d'épuration, des réactions d'ammonification ont lieu, transformant cet azote organique en ammonium (NH4+), forme particulièrement nuisible pour les ressources d'eau de surface. En effet, la demande en oxygène exercée par l'ammonium est très élevée et peut conduire à l'asphyxie des ressources ; en outre, il y a dégradation de la qualité de l'eau pour la production d'eau destinée à la consommation humaine. Pour ces raisons, il est impératif de procéder à l'élimination de la pollution azotée, qui consiste en la transformation de l'ammonium en nitrites, puis en nitrates.
Le cycle de l'azote:
Source : http://www.lenntech.com/français/images/cyclea1.gif
La nitrification biologique
* Procédé
La nitrification est l’oxydation par des microorganismes spécifiques de l’azote ammoniacal en azote nitrique. Elle s’effectue en deux étapes successives : la nitritation et la nitratation réalisées par des bactéries aérobies différentes.
La nitritation : NH4+
+ 1 ½ O2 --------> NO2-
+ H2O + 2 H+
La
nitratation : NO2- +
½ O2 -------->
NO3-
Les bactéries nitrifiantes sont AUTOTROPHES, elles utilisent pour substrat les formes oxydées de l’azote et le gaz carbonique comme seule source de carbone.
La nitrification est réalisée par des bactéries nitreuses : NITROSOMONAS
La nitratation est réalisée par des bactéries du genre NITROBACTER.
* Les bactéries nitrifiantes
Nitrosomonas europaea
source: D.R. Microbiologie (Prescott,Harley, Klein, éditions DeBoeck Université)
Nitrobacter
source:www.bicom.co.jp/ en/R&D/photo.html
Ce sont des organismes aérobies Gram-négatifs sans endospore et capables d’oxyder soit l’ammoniaque, soit les nitrites.
|
espèce |
Morphologie
cellulaire taille |
reproduction |
mobilité |
cytomembranes |
habitat |
|
Nitrosomonas |
Bacille ; 0,8-1,0
x 1,0-2,0 µm |
Scission
binaire |
+ ou - 1
ou 2 flagelles subpolaires |
Périphériques, lamellaires |
Sols,
égouts, eaux douces, marines |
|
Nitrobacter |
Bacille ; 0,6-0,8
x 1,0-2,0 µm |
bourgeonnement |
+ ou - 1
flagelle polaire |
Callote
polaire et vésicules aplaties à la périphérie de la cellule |
Sols,
eaux douces, marines
|
Source : Microbiologie ; Prescott, Hartley, Klein ; éditions De Boeck Université
Les bactéries nitrifiantes sont de forme soit bacillaire, ellipsoïdale, sphérique, spirillaire ou lobée et elles peuvent être munies de flagelles polaires ou péritriches.
Quand ces deux genres Nitrobacter et Nitrosomas occupent ensemble une même niche, l’ammoniaque est converti en nitrate : c’est la nitrification !
La dénitrification
* Procédé
La dénitrification est la réduction par des microorganismes des nitrates en azote moléculaire, donc en gaz qui retourne à l’atmosphère.
4 NO3- + 4 H3O+ -> 2 N2 + 6 H2O
Le processus de dénitrification requiert un ensemble différent de conditions environnementales. Ce processus catabolique, dans lequel le nitrate est utilisé comme un oxydant dans la respiration anaérobie, implique habituellement des hétérotrophes comme Pseudomonas denitrificans,. Les produits principaux de la dénitrification sont l’azote gazeux (N2), constituant premier de notre atmosphère, et l’oxyde nitreux (N2O), gaz à effet de serre participant en autre au réchauffement de la planète. [cours de traitement des eaux, Mr JOURDAN].
* Les bactéries nitrifiantes
Pseudomonas
source: www.openleercentrum.be/ Natutech/afbree2.gif
Il est également à noter que les nitrites (NO2-) peuvent sous certaines conditions s’accumuler et participer à la formation de nitrosamines cancérogènes. L’ion nitrate peut retourner à l’état d’ammoniaque sous l’égide de certaines variétés de bactéries : Geobacter metallireducens, Desulfovibrio sp, Clostridium.
L’azote est éliminée lors de l’utilisation de l’azote inorganique comme nutriment et de son incorporation dans la nouvelle biomasse microbienne.
la déphosphatation biologique est basée sur l’accumulation de phosphore sous forme de polyphosphates par les micro-organismes. La déphosphatation biologique se traduit par un transfert de phosphore de la phase liquide (eaux usées) vers la biomasse épuratrice qui s’enrichit progressivement en phosphore [Microbiologie, Prescott. Harley.Klein, De Boeck.université].
