Optimisation of pig slurry biological nitrogen removal plants: use of activated sludge model N°1

The present study aimed at investigating the feasibility of using ASM1 model for simulation of pig slurry Intermittent Aeration Process (IAP) reactors. A pilot reactor was operated with 10d sludge age and 24h treatment cycle, and modelled using ASM1. To achieve a correct simulation of the global reactor outputs, a redefinition of raw slurry characteristics obtained by respirometry and BOD tests was necessary. Inert particulate organics (XI) was increased by 22%, so that biodegradable COD was only soluble, and inert nitrogen was raised by 49%, thereby including initial particulate organic nitrogen (XND). The hydolysis kinetic constant kH was also changed to 6d-1, resulting from respirometric tests on raw slurry. This model simulated satisfactorily the steady state treated slurry characteristics. However, when analysing the evolution of O2, NH4+ and NOx- concentrations in the reactor during one treatment cycle, it appeared that raw slurry COD fractionation should be improved for a better simulation. Based on the denitrification rate, the readily biodegradable fraction (SS) was estimated 2-3 fold higher than the value determined by respirometry. Moreover, a very slowly biodegradable fraction (XSS) was supposed to be present in raw slurry (10-40% of total COD), jointly with a slow hydrolysis kinetic. / L'objectif de ce travail était d'étudier la faisabilité d'utiliser le modèle ASM1 pour simuler les réacteurs de traitement biologique du lisier de porcs. Un réacteur pilote, opérant à un temps de séjour de 10j et une durée de cycle de 24h, a été modélisé sur la base de ASM1. Pour obtenir une simulation satisfaisante des caractéristiques de lisier en sortie du réacteur (DCO, NTK), la fraction organique inerte particulaire (XI) et la fraction d'azote organique inerte (XNI) ont dû être augmentées respectivement de 22 et 49%. Ainsi la DCO biodégradable était uniquement sous forme soluble et l'azote organique particulaire était totalement inerte. Une seule constante a été modifiée dans le modèle : la constante d'hydrolyse, kH, fixée à 6j-1 au lieu de 3j-1 (valeur par défaut) . Avec ces données, les caractéristiques globales du lisier en sortie du réacteur ont été correctement simulées. Cependant, les cinétiques de nitrification et de dénitrification obtenues expérimentalement et numériquement au cours d'un cycle de traitement sont légèrement différentes. Ces résultats semblent remettre en cause la méthode de fractionnement de la DCO du lisier brut. En effet, la fraction rapidement biodégradable (SS) a pu être estimée grâce au taux de dénitrification à 2-3 fois sa valeur déterminée par respirométrie. D'autre part, l'évolution de la concentration en O2 dans le réacteur pourrait témoigner de la présence d'une fraction très lentement biodégradable (XSS), égale à 10-40% de la DCO totale.