Nitrous oxide emissions from full-scale activated sludge wastewater treatment plant
Mesure in situ des émissions de N2O. Rapport de campagne n°1 (boues activées)
Résumé
N2O Emission measurements were investigated in a full- scale domestic wastewater treatment plant operating under extended aeration. Continuous monitoring of N2O emission over a period of 24 to 48 h was performed at different locations of the aerated zone for a classic operation of the plant and of the aeration control system. For each of these positions, the surface gas flow rates, the concentrations of oxygen and nitrous oxide were determined. An analysis of the operating parameters of the plant (Influent N load and treated N load, sludge retention time, nitrogen form concentration,..) was carried out to characterize the main factors promoting the production of N2O. Results show a spatial and temporal variability of N2O emissions. The measured emission factors vary from 0.11 to 0.23% of influent N load and of 0.12 to 0.26% of treated N load. The aeration period is identified as the main source of N2O emission. However, analysis of N2O emission pattern suggests that the production is induced by both heterotrophic denitrification and autotrophic nitrification processes. The main factors favoring the production of N2O are a transient accumulation of nitrite during anoxic phases and a lack of organic substrate leading to incomplete denitrification during non - aerated phases.
Des mesures d'émission de protoxyde d'azote (N2O) ont été réalisées sur une station d’épuration à boues activées fonctionnant à faible charge. Le suivi continu des émissions de N2O sur une période de 24 à 48 h a été réalisé à différentes positions de la zone aérée du bassin pour un fonctionnement normal de l’installation et du système de régulation de l'aération. Pour chacune de ces positions, les débits surfaciques de gaz, les concentrations en oxygène et en protoxyde d’azote ont été déterminés. Une analyse des paramètres de fonctionnement de la station (charges en azote entrante et traitée, âge de boues, concentration des formes de l’azote dans les liqueurs mixtes, …) a été réalisée afin de caractériser les principaux facteurs favorisant la production de N2O dans cette installation. Les résultats obtenus mettent en évidence une variabilité spatiale et temporelle des émissions de N2O. Les facteurs d’émission mesurés varient de 0,11 à 0,23 % de charge entrante et de 0,12 à 0,26% de la charge traitée. La période d’aération est identifiée comme étant la source majoritaire d’émission de N2O. Cependant, l’analyse de la dynamique d’émission de N2O suggère que la production de N2O est induite par les processus de dénitrification hétérotrophe et les processus de nitrification autotrophe. Les principaux facteurs favorisant la production de N2O sont l’accumulation transitoire de nitrite pendant les phases aérées et une carence en substrat organique conduisant à une dénitrification incomplète durant les phases non-aérées.