Unified nitrification parameters (maximum growth and decay rates) at low temperature from 15-years of investigations on pilot and full-scale municipal treatment plants

The present study aims at determining most likely values for the maximum growth rate (µA, max) and the endogenous decay rate (bA) of nitrifiers at low temperature (10°C) for activated sludge processes treating municipal wastewater. The work used nitrification rate data measured on ten full-scale plants and two pilot plants fed with domestic sewage. This set of data was combined with modeling and theoretical approaches. The unified values (µA, max = 0.45 d-1 and bA = 0.13 d-1) were obtained for the kinetic parameters at 10°C for the autotrophic biomass. In addition, the factors affecting the maximum nitrification rate (rv, nit) were pointed out by a theoretical approach and confirmed by experimental results. For a given SRT, a linear relationship with the nitrogen volumetric loading rate was shown. The COD/TKN ratio of the influent strongly affects the value of rv, nit. Finally, an operational tool for prediction of the nitrification rate in the design procedure of activated sludge processes was developed on the basis of the daily nitrogen loading rate. / Le travail mené a eu pour but de déterminer à faible température (10°C) la valeur du taux de croissance maximum et du taux de décès des bactéries nitrifiantes autotrophes des systèmes boues activées. Cette étude s`appuie sur des mesures de vitesses de nitrification réalisées depuis quinze ans sur 10 installations « vraie grandeur », et sur installations « pilote » traitant un effluent domestique. Une approche par modélisation dynamique et par une analyse théorique ont permis d`exploiter cette base de données. Les valeurs uniques (µA, max = 0.45 jour-1 et bA = 0.13 jour-1) ont pu être dégagées à 10°C. Par ailleurs, les facteurs de forçage de la vitesse de nitrification, mis en évidence par l`approche théorique, ont été confirmés par l`ensemble des valeurs expérimentales. Pour un âge de boue donné, la vitesse de nitrification dépend linéairement de la charge volumique en azote. Le « ratio C/N de l`eau usée» joue une influence toute particulière sur la valeur de la vitesse maximum qui s`établit. Finalement, sur la base de la charge volumique en azote, un abaque prédictif de la vitesse de nitrification en boues activées a été développé. Cet outil constitue une aide opérationnelle lors du dimensionnement d`une installation.