Le système d'acidification par hydrolyse décompose la matière organique de grande taille en matière organique de petite taille dans des conditions anaérobies ou hypoxiques grâce à l'action métabolique de micro-organismes anaérobies, améliorant ainsi la biodégradabilité des eaux usées. Le processus de fonctionnement spécifique et les points clés sont les suivants :
1、 Principe de fonctionnement
Le système d'acidification par hydrolyse limite le processus de fermentation anaérobie aux étapes d'hydrolyse et de production d'acide en contrôlant le temps de rétention hydraulique (HRT), évitant ainsi une dégradation complète pendant l'étape de production de méthane. Les réactions principales sont les suivantes :
Phase d'hydrolyse :
Les micro-organismes sécrètent des enzymes extracellulaires (telles que les protéases, les lipases, les cellulases) pour décomposer la matière organique insoluble (telle que les protéines, les graisses, les polysaccharides) en petites molécules solubles (telles que les acides aminés, les acides gras, les monosaccharides).
Par exemple, la cellulose est décomposée en disaccharides cellulosiques et en glucose, tandis que les protéines sont décomposées en peptides courts et en acides aminés.
Stade d'acidification :
Les bactéries productrices d'acide fermentent ensuite les produits de l'hydrolyse et les transforment en acides gras volatils (AGV, tels que l'acide acétique, l'acide propionique et l'acide butyrique), en alcools, en dioxyde de carbone et en gaz hydrogène.
À ce stade, le pH du système diminue légèrement (il est généralement maintenu entre 5,5 et 6,5), mais il n'entre pas dans la phase de production de méthane.
2、 Processus d'exécution
Stade d'entrée :
Les eaux usées sont réparties uniformément dans la cuve d'acidification par hydrolyse au moyen d'un système de distribution d'eau (tel que des tuyaux perforés au fond, des distributeurs d'eau rotatifs) afin d'assurer un contact suffisant avec les boues. Le système de distribution d'eau doit répondre aux principes suivants :
Le débit d'eau par unité de surface est fondamentalement le même pour éviter les courts-circuits ;
Répondre à la demande de mélange hydraulique et promouvoir le mélange des boues et des eaux usées ;
Il est facile d'observer les blocages et de les éliminer rapidement.
Stade de réaction :
Conditions environnementales :
Environnement anaérobie : L'oxygène dissous (OD) est contrôlé en dessous de 0,2 mg/L et maintenu grâce à une conception scellée ou à faible perturbation.
Température : La température moyenne (25-35 ℃) est plus efficace, mais elle peut également fonctionner à température ambiante (>15 ℃).
Valeur du pH : La plage optimale se situe entre 5,5 et 6,5, et il convient d'ajouter de l'alcalinité (telle que NaHCO3) pour tamponner la baisse du pH et éviter l'effondrement de l'acidification du système.
Action microbienne :
Les bactéries hydrolytiques et les bactéries productrices d'acide travaillent ensemble pour décomposer progressivement les grosses molécules organiques en petites molécules d'AGV.
La couche de lit de boue (concentration de MLSS de 10000-20000 mg/L) adsorbe et intercepte les particules, améliorant ainsi l'efficacité de la réaction.
Séparation de l'eau de boue et étape de l'effluent :
Le liquide mélangé après la réaction s'écoule lentement dans le réservoir, et les boues se déposent au fond du réservoir par gravité, formant une couche de boues. Le surnageant s'écoule par le déversoir de sortie supérieur ou latéral et entre dans l'unité de traitement suivante (telle que le traitement biologique aérobie).
Une partie de l'eau traitée peut être refluée vers l'extrémité avant pour ajuster la valeur du pH de l'influent ou diluer les eaux usées à forte concentration.
3、 Paramètres de contrôle clés
Temps de rétention hydraulique (HRT) :
Généralement contrôlé dans un délai de 4 à 12 heures, il doit être ajusté en fonction du type, de la concentration et de la température de la matière organique dans les eaux usées. Un temps trop court peut conduire à une hydrolyse incomplète, tandis qu'un temps trop long peut entraîner une acidification excessive des boues ou la production de petites quantités de méthane.
Concentration des boues (MLSS) :
Les boues à haute concentration (10000-20000 mg/L) sont la clé de la fonctionnalité du système et nécessitent l'utilisation d'un dispositif de recirculation des boues pour maintenir la stabilité de la biomasse.
Vitesse d'écoulement vers le haut :
Généralement contrôlé à 0,8-1,8 m/h pour s'assurer que les boues ne se déposent pas ou ne s'écoulent pas.
Potentiel d'oxydoréduction (ORP) :
Il est nécessaire de maintenir une plage de -100 à -300 mV et de réguler le rapport NADH/NAD ⁺ par l'intermédiaire de l'hydrogénase pour éviter l'inhibition métabolique causée par une réduction excessive.
4、 Efficacité opérationnelle et avantages
Améliorer la biodégradabilité des eaux usées :
La transformation de composés organiques macromoléculaires difficiles à dégrader en AGV à petites molécules facilement dégradables augmente de manière significative le rapport DBO/DCO, créant ainsi des conditions favorables à un traitement aérobie ultérieur.
Enlever un peu de matière organique :
Le métabolisme microbien permet d'éliminer 10% -30% de la DCO contenue dans les eaux usées, ce qui réduit la pression du traitement ultérieur.
Matières en suspension prétraitées :
L'hydrolyse entraîne la coagulation et la précipitation des matières en suspension et des substances colloïdales présentes dans les eaux usées, ce qui réduit la turbidité des effluents et minimise le risque de blocage dans les unités de traitement ultérieures.
Tamponner les fluctuations de la qualité de l'eau :
Il possède une certaine capacité tampon pour la charge d'impact de la qualité et de la quantité de l'eau entrante, et stabilise les conditions de fonctionnement du système de traitement ultérieur.
