N2O and NO emissions during wastewater denitrification step: Influence of temperature on the biological process

The denitrification process occurring in wastewater treatment plants (WWTPs) is responsible for nitrous oxide (N2O) and nitric oxide (NO) emissions. These compounds indirectly lead to the global warming. In this study, we investigated the impact of the temperature on N2O and NO emissions. Experiments were achieved at PH 7 in a batch reactor with acetate as the carbon source. The nitrogen source was nitrates (NO3−) and the COD/N ratio was set to three. Results showed that NO and N2O emissions increased when the temperature decreased. NO emissions appeared only at 10 °C and 5 °C, with respectively 8% and 18% of the total denitrified nitrogen. N2O emissions increased from 13 to 40 then 82% of the total denitrified nitrogen, respectively at 20, 10 and 5 °C. Several hypotheses were suggested to explain these results: a general enzymatic slow down, enzymatic inhibitions, electron donor competition between the different enzymes and metabolic pathway alterations.

RésuméL’étape de dénitrification réalisée en station d’épuration peut être à l’origine d’émissions de NO et de N2O, composés impliqués dans le réchauffement climatique. Cette étude porte sur l’influence de la température sur l’émission de ces composés, en utilisant l’acétate de sodium comme source de carbone, les nitrates comme source d’azote et en travaillant en réacteur batch. Le rapport DCO/N a été fixé à 3. Les résultats obtenus montrent qu’une baisse de la température entraîne une augmentation importante des émissions d’oxyde d’azote, et que NO est émis dès que la température est inférieure ou égale à 10 °C. Les émissions de N2O passent de 13 % (20 °C) à 82 % (5 °C), 100 % de l’azote dénitrifié est strippé sous la forme de NO (18 %) et de N2O (82 %) à 5 °C. Ces résultats peuvent être expliqués par un ralentissement général de l’activité enzymatique de la biomasse dénitrifiante, voire l’inhibition partielle ou totale de certaines bactéries.