Influence de l'origine chimique ou biologique d'une source d'énergie (sulfure de fer) sur les capacités dénitrifiantes de Thiobacillus denitrificans à l'échelle pilote

Influence of the nature of ferrous sulphide upon denitrification by Thiobacillus denitrificans at a pilot scale

Laboratoire des Sciences de l'Eau et de l'Environnement, Faculté des Sciences 123, avenue Albert-Thomas - 87060 Limoges Cedex, France

Résumé

Les auteurs ont comparé l'emploi de deux sources de sulfure de fer comme source d'électrons pour Thiobacillus denitrificans, dans le cadre de la dénitrification d'eaux à potabiliser. Ces sources d'énergie diffèrent par la nature chimique ou biologique de leurs origines. A partir d'échantillons de l'environnement, une souche de Desulfotomaculum sp. et une souche de Thiobacillus denitrificans ont été sélectionnées, respectivement pour la production de FeS et la dénitrification. Après culture en réacteurs discontinus, un pilote a été ensemencé par Desulfotomaculum sp. puis par Thiobacillus denitrificans et les rendements de dénitrification ont été comparés à ceux d'un réacteur composé à 25 % de FeS d'origine chimique et inoculé par la même souche dénitrifiante. Dans un premier temps, le fonctionnement en recirculation des réacteurs a mis en évidence les difficultés de dénitrification avec le sulfure de fer d'origine biologique comme seule source d'énergie. L'emploi de FeS d'origine chimique a permis l'élimination de 80 mg.l^-1 d'ions nitrate lors d'un fonctionnement en continu avec un temps de séjour minimum de une heure, et ce avec un rendement de 100%, soit une charge massique de 0,32 kg N-NO₃^-.m^-3.j^-.

Abstract

The authors studied the influence of the nature of the sulphur source upon autotrophic denitrification by Thiobacillus denitrificans at a pilot scale. The denitrification capacities were compared in the presence either ofbiological or chemical ferrous sulphide. The first part of this work was devoted to the selection of Desulfotomaculum sp. and Thiobacillus denitrificans from environmental samples. Culture conditions of each strains were studied in order to optimize their growth at the pilot scale.

Two pilots were used in order to compare the influence of the energy source. In the first one ferrous sulphide was released by the previous growth of Desulfotomaculum sp. cells, and in the second one, chemical FeS was added to the sand included in the plant (25% V/V). Then Thiobacillus denitrificans cells were inoculated in the pilots and after colonization, the evolution of sulphate, nitrate, and nitrite concentrations was evaluated by ionic chromatography.

Under recirculating conditions, the biological ferrous sulphide released by Desulfotomaculum sp. did not allow good denitrification efficiency when compared to the chemical FeS.

The System Thiobacillus denitrificans - chemical FeS was then studied under continuous operating conditions. This allowed 80 mg.l^-1 nitrates removal for a residence time of 1 hour and with a 100% yield. The nitrate loading was 0,32 kg N-N0₃^-.m^-3.day^-1. As expected, denitrification yield was correlated with the bacterial distribution along the pilot.