Revue trangaise de$ SCIEilGtS 0E ['EAU,2 lt9831 267-Z7S
Proc6d6 de d6nitrification biologique autotrophe par Thiobacillus denitrif icans sur soufre-maerl
A u t o t r o p h i c d e n i t r i f i c a t i o n p r o c e s s
by Thiobacillus denitrificans on sulfur-maerl
G . B L t C 0 N * , * * , M . G I L L E T * , G . M A R T I N * , , l . M . p l l l L I p O T * * *
R 6 s u m 6
L r 6 t u d e p r 6 s e n t 6 e d a n s c e t a r t i c I e D o r t e s u r [ a m i s e e n o e u v r e de La d6ni tli f i cation autotroohique par Tlyi-ctbac,i,LLu.t dzndtuLdL- c c u 6 s u r u n m 6 L a n g e S o u f r e - M a 6 r L - L e p l i n c i p e d e b a s e d u p r o c e - d 6 6 t a n t b i e n 6 t a b I i ( B r e v e t M A R T I N , 1 9 8 0 ) , L e d 6 m a r r a g e , j u s - q u e I d a [ 6 a t o i n e , d e s p i l o t e s , L a c o m p a r a i s o n d e s q u a L i t 6 s d e s o u f n e e t [ ' a d 6 q u a t i o n d u n a p p o r t s o u f r e / m a i ! r [ ] u n e e a u f o r r e - m e n t a t c a l i n e ( T A C = 2 5 " F ) o n t 6 t 6 6 t u d i 6 s .
L ' e n s e m e n c e m e n t d e s p i L o t e s e s t e f f e c t u 6 ) [ ' a i d e d ' u n e b i o - m a s s e s 6 L e c t i o n n 6 e s u r m j L i e u d e P 0 S T G A T E . L a p r 6 c u t t u r e s u n f i L t r e n 6 c e s s i t e L e m 6 m e m i L i e u s a n s t h i o s u L f a t e . A u p a s s a g e , e n c u L t u r e c o n t i n u e , i L y a a j u s t e m e n t d e [ a c h a r g e a p p L i q u 6 e e n n i t n a t e s u r L a q u a n t i t 6 d e n i t r a t e s c o n s o m m 6 s e n o h a s e d e p r 6 c u t t u r e . D e c e t t e f a g o n , u n d 6 m a r r a g e s a t i s f a i s a n t e s t o b t e - n u . P o u r L e c h o i x d e L a q u a L i t 6 d e s o u f r e , c ' e s t c e [ u i d o n t L e s g r a i n s d 6 v e L o p o e n t L a n L u s g r a n d e s u n f a c e o u i d o n n e t e s r n e j t -
I e u r s r 6 s u t t a t s . D ' a u t r e p a r t , I e s p i l o t e s p e u c h a 1 9 6 s e n m a b r L ( 0 - 1 0 % ) a f f i c h e n t I e s m e i I L e u r s n e n d e m e n t s p o u r L e c a s 6 t u d i 6 ( T A C d e L ' e a u : 2 5 " F ) .
x E c o l e N a t i o n a l e S u p 5 r i e u r e d e C h i m i e d e R e n n e s t E , N . S . C . R . l L a b o r a t o i r e C . N . G . E . - A v e n u e d u G 6 n 6 r a 1 L e c l e r c -
3 5 O O O R E N N E S _ B E A U L I E U t F R A N C E I .
* * C R E A T E , A F B S N - 5 , 7 , S b d . L o u i s S e g u i n - S 2 7 D O C O L O l v l B E S "
* * * C e n t r e d e R e c h e r c h e d e l Y a i s o n - L a f i t t e - 2 8 6 0 0 l ' l A I S O N - L A F I T T E .
2 6 8 Sciences de L'eau 2, nos
Sumrna ry
t , l e d e s c r i b e ' i n t h i s p u b t i c a t i o n o f a m a 6 r t - s u I f u r f i x e d b e d r e a c t o n i n o r d e r t o s t u d y t h e a u t o t r o p h i c d e n i t r i f i c a t i o n b y TLLLobqe,ULuA dzni-tnidLenvu5. According to a pnetiminary inves- t i g a t i o n ( K . G A I D a n d G . I 4 A R T I N . F a t e n t 1 9 8 0 ) ' t h e r e a c t o r s t a r t b e f o r e a L e a t o r y i s p o i n t e d o u t . t " l e s t u d y a L s o d i f f e r e n t e t e m e n t a r y s u L f u r q u a t j t i e s a n d t h e i n f t u e n c e o f t h e r a t e s u t f u r / m a E n L o n t h e d e n i t r i f i c a t i o n o f a n a t k a L i n e w a t e r ( H C 0 3 - 3 0 5 m g / L ) .
T h e f i x e d b e d i s s o w e d w i t h a b i o m a s s s e t e c t e d b y a P O S T G A T E m e d i a . O u r c u t t u r e s i n n e a c t o n s r e q u i r e t h e s a m e m e d j a w i t h - o u t T h i o s u L f a t s . I n o n d e r t o a c h i e v e a g o o d s t a r t i n g , t h e n i t r a t e L o a d i n g is f i t t e d t o t h e c o n s u m p t i o n o f n i t r a t e s d u - r i n g t h e c u I t u r e o e n i o d . T h e b e s t r e s u L t s a r e o b t a i n e d d u r i n g t h e d y n a m i c p h a s i s w i t h s u L f u r w h i c h d e v e L o p s t h e g n e a t e s t a r e a . T h e r e a c t o r s w h i c h c o n t a i n t h e s m a L L e s t q u a n t i t i e s o f m a E r ^ L ( 0 - 1 0 % ) g i v e t h e b e s t y i e l d s f o r a n a L k a I i n e w a t e r . I n t h a t c a s e , t h e q u a t i t y o f e t e m e n t a L s u L f u r i n t h e r e a c t o t s i s d e t e r m i n a t i v e f o n d e n i t r i f i c a t i o n y i e t d .
I t'ttRooucr r oru
L a t e n e u r d e s e a u x e n n i t r a t e t e n d d a u g m e n t e r . c e t t e o b s e r v a t i o n e s t c o n f i m 6 e p a r l e s c h i f f r e s d o n n 6 s p a r P h . c R o u z E T ( 1 9 8 1 ) e t J . P . P A I I E T T E R
( 1 9 7 8 ) a i n s i q u e p a r l e s p r 6 v i s i o n s r 6 a f i s 6 e s p a r C . P . Y O U N G e t a L . ( 1 9 7 6 ) ou T,ANDREAU e t M o N r T r o N ( 1 9 8 1 ) p o u r l e s e a u x s o u t e r r a i n e s . c e t t e p r 6 s e n c e d e n i t r a t e s d . a n s l e s e a u x d e v i e n t p r 6 o c c u p a n t e a u n i v e a u d e I a s a n t 6 n o t a m m e n t c o m m e t ' a v a i e n t s o u l e v e S H I r y A L e t G R U E N E R ( 1 9 7 5 ) a C o p e n h a g u e . C ' e s t p o u r q u o i , s a n s n 6 g l i g e r p o u r a u t a n t l e s m 6 t h o d e s p r 6 - v e n t i v e s , i I f a u t m e t t r e a u p o i n t c l e s r n 6 t h o d e s c u r a t i v e s p o u r 1 ' e a u r 6 s e r v 6 e i l ' a l i m e n t a t i o n h u m a i n e .
P o u r n o t r e p a r t , n o u s n o u s s o n m e s i - n t 6 r e s s 6 s a u x p o s s i b i l i t 6 s o f f e r -
tes par l-a d6nitrification biologique autotrophe r6a1is6e par Thioba-c,i-'L-
Lu dzwi-ttti[icant sur soufre. suite aux travaux r6alis6s par K. GAID
( 1 9 8 1 ) , n o u s a v o n s v o u l u l e v e r l e c a r a c t E r e a l 6 a t o i r e i l u d 6 m a r r a g e d e s p i l o t e s e t d ' a u t r e p a r t , p r 6 c i s e r l e c h o i x d u m a t 6 r i a u p o u r u n e e a u p r E s e n t a n t u n T A C 6 1 e v 6 ( 2 5 o F ) .
1 - P H v s r o L o G I E D E S T H I o B A c t L L U S D E N I T R I F I c A N S
C e t t e e s p d c e n i t r a t e s e n t a n t p a s .
s u l f o - o x y d a n t e a n a 6 r o b i e f a c u l t a t i v e q u ' a c c e p t e u r f i n a l - d ' 6 l e c t r o n s m a i s
n a r r f r r + i l i c a r ' l a q
n e l e s a s s i m i l e
Ddni tri fieation autott ophique pa" Th iobac i l- Lus d enit r i f icans
z o Jy L H l I
I
P o u r c h a q u e p a i r e d ' 6 l e c t r o n s e n t r a n t
d a n s 1 a c h a i n e c l e t r a n s f e r t
I
Ir t avine-__---.-Qu inone
t i tf
e v t o c h r ^ m p b
| - A D p + p i
I t/ \-ATP
Cytochrome c
N i t r a t e j / n i
I
t r i t e r 6 d u c t a s e s1 - 1 T r a n s f e r t d ' 6 l e c t r o n s e t s v n t h C s e c a r b o n e e :
L e s m 6 c a n i s m e s d e g 6 n 6 r a t i o n d ' 6 n e r g i e i p a r t i r d u s o u f r e e t d e s t h i o s u l f a t e s , l e s p l u s v r a i s e m b L a b l e s s o n t r a s s e m b l 6 s d a n s l e s c h 6 r n a s u i v a n t t i r 6 d e s t r a v a u x d e K . B A A L S R U D e t K . S . B A A L S R U D ( 1 9 5 4 ) et de I ' a r t i c l - e d e D . P . K E L L Y ( 1 9 8 2 ) :
2 S " z u D n + z b D - g n + Z > V 1^ ^ ^ 2 -
tH] ...* pixation ile coz
s z o a - ) -
J V 3I I I t.--
I r
APS
P o u r l e d o n n e u r d r 6 l e c t r o n s s e u l I e m 6 c a n i s m e e n z y m a t i q u e d e 1 ' o x y d a - t i o n d e s s u l f i t e s e n s u l f a t e s e s t b i e n c o n n u - P E C K ( 1 9 6 2 ) a m o n t r 6 q u e c e t t e o x y d a t i o n e s t r 6 a l i s 6 e p a r I ' i n t e r m 6 d i a i r e d e I ' a d 6 n o s i n e 5 m o n o - p h o s p h o - s u l f a t e ( A p S ) .
l"es TlvLobqei.LLut dew{-tnL[icanA effectuent une synth€se totale de ma-
t i d r e o r g a n i g u e , l e C O 2 s e r v a n t c o m m e s e u l e s o u r c e d e c a r b o n e c e l I u l a i r e .
De nombreux travaux, notamment ceux de TRTIDINGER en 1955 ont permis
d r a f f i r m e r f i n t e r v e n t i o n d u c v c l e d e C A L V I N i l a n s I a f i x a t i o n d u C O z c h e z c e s b a c t 6 r i e s .
1 - 2 L e s e q u a t i o n s g 6 n 6 r a l e s s u i v a n t e s o n t 6 t e o b t e n u e s :
1 l s o + 1 0 N o 3 - + 4 C o 2 + 7 , 6 H 2 0 + 0 , 8 N H r + 0 , 8 C s H z N o z + 5 N 2 + l l S o q 2 - + 1 2 , 8 H + p a r BATCHEIOR (1978)
1 1 s o + 1 0 N o 3 - + 4 , 1 H C o 3 - + O , 5 c o 2 + 1 , 7 2 N n r + + 2 , 5 4 H 2 o 0 r g 2 C s H z N o z + 1 l s o u 2 - + 5 , 4 N 2 + 9 . 6 2 H + p a r K . G A I D ( 1 9 8 1 ) .
2A.tvtP
Z P T
ATP
2 7 4 Sciences de L'eau 2, nos
L a d 6 n i t r i f i c a t i o n a u t o t r o p h e s e t r a d u i t p a r u n e a c i d i f i c a t i o n .
D r a p r d s B A A L S R U D K . e t B A A L S R U D K . S . ( 1 9 5 4 ) a i n s i q u e B E T J E R T N C K (1 9 0 4 ) f a d 6 n i t r i f i c a t i o n n e s e f a i s a n t p l u s e n d e s s o u s d ' u n p H = 6 , 2 , I ' a p - p o r t d ' u n t a m p o n p e u t s ' i m p o s e r . D a n s c e s e n s , c . M A R T I N ( 1 9 8 0 ) a p r o - p o s 6 I ' u t i l i s a t i o n d u m a e r l c o m m e s o u r c e d e c a r b o n e m i n 6 r a l e t c o m m e t a m p o n . N o u s n o u s s o m m e s d o n c p o s 6 l e p r o b l d m e d e s p r o p o r t i o n s d e m a 6 r l i i n t r o d u i r e d a n s 1 e s p i l o t e s , e n r e t a t i o n a v e c l a q u a l i t 6 d e I ' e a u . M a i s a u s s i c o m p t e t e n u d e s f a i b l e s t a u x d e c r o i s s a n c e p r o p r e s a u x b a c t 6 - r i e s a u t o t r o p h e s , n o u s a v o n s p o r t 6 n o t r e a t t e n t i o n s u r l e d 6 m a r r a g e d e c e s p i l o t e s .
2 - [ l n r E n r E l E r M E T H o D E
? - - L L e s e s s a i s s o n t r e a l i s 6 s s u r d e s c o ' l o n n e s i m m e r q 6 e s d f l u x a c e n d a n t
N o u s a v o n s u t i l i s 6 d e u x t v p e s d e c o l o n n e s "
T y p e A : H a u t e u r d u s u p p o r t S e c t i o n 1 5 , 9 . 1 0 - a m 2 O , 5 O m
C e s c o l o n n e s s o n t a l i m e n t 6 e s p a r u n e p o m p e p 6 r i s t a J t i q u e b r a n c h F e s u r u n b a c c o n t e n a n t u n e a l i r n e n t a t i o n m i n 6 r a l e p r o p o s 6 e p a r K - G A I D ( 1 9 8 1 ) "
C e m i l i e u e s t s u p p l 6 m e n t 6 p a r 4 2 O n q / l d e N a H C o : d e f a g o n A p o r L e r s o n T A C a 2 5 0 F .
Type B : Hauteur du support S e c t . i o n
3 , 7 4 . 7 0 - 2 m
Volume 0 , 8 r
V o l u m e
/ R < 1
C e s c o l o n n e s ( f i g u r e 1 ) s o n t a l i m e n t 6 e s p a r I ' e a u d u r 6 s e a u d o p 6 e e n n i t r a t e e t e n p h o s p h a t e p o u r o b t e n i r N o 3 - = B 0 m 9 / 1 e t P O a " - = 0 , 5 m g / I "
L ' e a u d u r 6 s e a u u t i l i s 6 e p o s s d d e u n T A C = 2 3 , 5 ' F "
2 - 2 L e m a d r ] e s t u t i l i s 6 c o m m e s o u r c e d e c a r b o n e e t t a m D o n
C ' e s t u n a g r 6 g a t d e r 6 s i d u d e c o q u i l l a g e s . L a g r a n u l o m d t r i e e m p l o y 6 e e s t d e 2 - 5 m m .
N o u s a v o n s u t i l i s 6 d e u x q u a l i t 6 s d i f f 6 r e n t e s d e s o u f r e "
S o u f r e a : c ' e s t d u s o u f r e d e L a c q , d i s t r i b u 6 e n c a n o n q u e n o u s a v o n s b r o y 6 e t a i n s i r S d u i t a u n e g r a n u l o m 6 t r i e d e 2 - 5 m m . v u e l e u r p r 6 p a - r a t i o n , c e s g r a i n s s o n t d e f o r m e i r r 6 g u l i d r e e t p r 6 s e n t e n t d e s a s p 6 r i - t 6 s . C e s o u f r e p r 6 s e n t e u n i n d i c e d e v i d e e = O , 5 i
S o u f r e b : s o u f r e d ' o r i g i n e p o l o n a i s e , s a g r a n u l o m 6 t r i e e s t c o m p r i s e e n t r e 2 e t 5 m m . I I e s t r e c o n s t i t u 6 e n f o r m e d e b i 1 l e p r 6 s e n t , a n t u n 6 t a t d e s u r f a c e a p p a r e m r n e n t l i s s e . L ' i n d i c e d e v i d e e = 0 , 3 6 .
L e s p o u r c e n t a g e s r n a s s i q u e s s o u f r e / m a d r l v a r i e n t s u i v a n t l e s e x p 6 r i e n -
D , l n i t r i f i c a t i o n a u t o t t , o p h i q u e D a r T h i o b a c i f f u s d e n i t r i f i c a n s 2 7 1
E v a c u a t i o n e a u d e l a v a g e
P r i s . d ' ; c h a n t i l l o n A lim.nlation P o m p s d "
du nrilicu de
recirculation c u l l u r e
A
I El o l ot l
* c
@ c u t t u r c
@ D y n a m i q u c
B a c d e d o p a g e
Matariau ( S o u l t . . M m t l )
Gravicrs
E
n
!t-
n t ' o!
,
ota ta I
E g o 0 r
\ G r r l l r E a u d u
pressron r 9 3 e a u O,5 bar--=
E a u d c l 6 v a g . dcbit : 1.5 m3rh
Figw:e 1
CoLonne de ddnitrificaltion
2 7 2
S c i e n c e s d e L t e a u 2 , n o |2 - 3 M e t h o d e s d ' a n a l y s e
D o s a g e d e s n i t r a t e s ( N n r 90 - o12) D o s a g e d e s n i t r i t e s ( N F T 9 0 - 0 1 3 ) M e s u r e d u T A C ( R o d i e r )
2 - 4 P r 6 p a r a t i o n d ' u n i n o c u l u m
N o u s a v o n s p r i s i l e s b a c t 6 r i e s d e d i v e r s e s o r i g i n e s ( b o u e s de station d ' 6 p u r a t i o n , s 6 d i m e n t s s o u f r 6 s ) p o u r o b t e n i r d e s r 6 s u l t a t s s i m i l a i r e s . L ' 6 1 6 m e n t d 6 t e r m i n a n t s ' a v d r e 6 t r e l ' e n r i c h i s s e m e n t . C e I u i - c i e s t r 6 a l i - s 6 g r d c e a u m i l i e u s p 6 c i f i q u e p r o p o s 6 p a r P O S T G A T E ( 1 9 7 4 ) r e n o u v e l 6 a u r y t h m e d u d 6 v e l o p p e m e n t d e f a b i o m a s s e , C e t t e c u l t u r e e s t p r 6 p a r 6 e e n m i l i e u a n o x i q u e a v e c u n e a g i t a t i o n m 6 c a n i q u e .
J - R r s u l r A T S E T D r s c u s s r o N S
3 - 1 E t u d e d e s c o n d i t i o n s d e d d m a r r a q e
compte tenu du faibte taux d.e croissance aes Th.Loba"c)-L(a,t dewi-tnL[i- C l l U e t d ' a u t r e p a r t d e s c o n t r a i n t e s p o s 6 e s p a r 1 ' e x p l o i t a t i o n f u t u r e d e c e p r o c 6 d 6 , n o u s a v o n s p o r t 6 n o t r e r 6 f l e x i o n s u r I ' o b t e n t i o n d ' u n d6marrage assez rapide et qui se fasse dans de bonnes condj-tions. L'id6e g6n6rale de notre travail a 6t6 de cultiver aes Th,Loba-cLUU de-wi,tlr,LlL- Cc[r1-4 dans les colonnes-
3 - 1 - 1 M i s e a u p o i n t d e 7 a p r 4 c u l t u r e
T , a n r e m i F r e m i q e e n n r 6 c r r ' l t r : r e a 6 t E r 6 a 1 i q 6 c c r r r c i n d e o l o n n e s d e T y p e A d o n t I e g a r n i s s a g e e n m a t 6 r i a u e s t d o n n 6 e n l 6 g e n d e d e I a f i g u - r e 2 . N o u s i n t r o d u i s o n s d a n s c e s c o l o n n e s u n i n o c u l u m a i n s i q u ' u n m i l i e u d e c u l t u r e ( P O S T G A T E ) l6 g d r e m e n t m o d i f i 6 . E n e f f e t , l e T A C d e 1 ' e a u A t r a i t e r ( 2 5 o f ) n o u s a s e m b l S s u f f i s a n t p o u r l a p r 6 p a r a t i o n d u m i l i e u . N o u s n o u s s o m m e s f i x 6 s q u i n z e j o u r s d e p r 6 c u l t u r e p e n d a n t l e s - q u e l s I e m i l i e u e s t r e n o u v e l 6 t o u s l e s t r o i s j o u r s . S u r l a c o l o n n e n o 1 n e c o m p o r t a n t p a s d e m a 6 r I , 1 a c o n c e n t r a t i o n e n n i t r a t e p a s s e r 6 g u l i d - r e m e n t d e 1 2 O O m g / l i 5 0 0 m g / l a l o r s q u e s u r I e s c o l o n n e s 2 , 3 , 4 , 5 , e l I e p a s s e d e 1 2 0 0 n g / I d l O O n q / I . C e t t e d i f f 6 r e n c e d e c o n s o m m a t i o n
^ ^ + i * - . , + - L l ^ - , . m n ^ m e s u r 6 d a n s l e s c o l o n n e s : s u r I a c o f o n n e n " 1 , i I
e s t d e j j o F a l o r s o u e s u r l e s a u t r e s i l o s c i l l e e n t r e 6 0 o F e t 7 0 o F . N o u s e n d 6 d u i s o n s q u e p o u r d 6 m a r r e r c o r r e c t e m e n t l e s c o l o n n e s d 1 0 0 % d e s o u f r e , i 1 s e r a n 6 c e s s a i r e d ' a p p o r t e r u n m i l i e u d e P O S T G A T E i n t 6 g r a 1 ,
. r F c f - ; - . l i r F . o m n ^ r { - A n + 1 n / 1 A a \ T r H a n i
Y / ! q u
D ' a u t r e p a r t , n o u s a v o n s s u i v i l e f o n c t i o n n e m e n t d e c e s c o l o n n e s , e n d 6 b u t d e c u l t u r e e n c o n t i n u s o i t a v e c u n e a l i m e n t a t i o n d u d 6 b i t d e n a 1 / L A n n a i 1 5 . , i f a q c a d o o ( n / h r . ' a l i m e n t a t i o n e s t c e l 1 e p r o p o s 6 e n a r K . G A T D d o n t l a T A a c s t n o r t 6 A 2 5 o F T , t r s a h a t t e m e n t s c n n i t r a t e o b t e n u s s o n t d o n n d s p a r I a f i g u r e 2 . E n v i n g t j o u r s , s o i t g u i n z e j o u r s d e n r 6 c r : 1 t u r e n l r r q e i n n - i o r r r q d c e n l t r r r c a n c n n t i n r r - h o n q o b t e n o n s u n r e n d e m e n ! s a t i s f a i s a n t d e s c o l o n n e s p u i s q u r e l l e s p r 6 s e n t e n t u n a b a t t e - m e n t s u p 6 r i e u r A 5 0 % s o i t m o i n s d e 4 0 n c 1 / I d e n i t r a t e s d a n s 1 ' e f f l u e n t "
A p r 6 s 9 j o u r s d e c u l t u r e e n c o n t i n u I ' a b a t t e m e n t d e s n i t r a t e s e s t v o i s i n d e 1 O O % d a n s t o u s f e s c a s ( f i q u r e 2 ) .
DAnifutifi eation aul:otv,ophique par Thiobac i f 7u s den i tr i f i cans
t ? 7/if', ^or * *
: -t-t * s i + *2/r. i / " , * " , 2 '
' , ' '
/ ? / ' x. . I
y''x
-4\.,.'
/ Q " . . '
3 . . ,
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/
x
C o l n n
soufre 1OO't,
87.5%
7 5 % 62.52 5@.t
ma6rl O v z 12,5%
1 2
t - . - . t
n " 3
n " 4 n " 5
o - - {
2 5 ' %
tI.&."
S ' t
T a m p .
Figure 2
E u o l u t t , o n d e L t a b a t t e m e n t e n n i t v ' a t e
pendant Les prem'Lez's iows d"e phase dllnanique
3 - 1 - 2 R 4 d u c t i o n d u t e m p s d e c u f t u r e
P o u r n e f a i r e v a r i e r q u e c e l u i - c i , n o u s a v o n s m i s c i n q c o l o n n e s ( T w n e s Al dans I es m6mes condi-tions s o i t 1 O O % d e s o u f r e a e t u n m i - I i e u d e P O S T G A T E in t 6 g r a l . N o u s f a i s o n s v a r i e r I e t e m p s d e c u l t u r e s e l o n I e t a b f e a u 1 . P o u r l e s c o l o n n e s 2 , 3 , 4 e t 5 , l e m i l i . e u d e c u l t u r e e s t r e n o u v e l 6 t o u s l e s t r o i s j o u r s c o m m e p r 6 c 6 d e m m e n t . E n d 6 - b u t d e c u l t u r e e n c o n t i n u , ( p h a s e dynamique), n o u s s u i v o n s l a c o n s o m - r n a t i o n e n N - N o 3 ( f i g u r e 3 ) a i n s i q u e l ' d v o f u t i o n d e s n i t r i t e s p r o d u i t s
( f i o r r r e 4 ) - f t a n s I I e n s c m t r ' l c - I e q c i n o e o l o n n e q s e e o n n o r t e n t d e 1 a
m 6 m e f a g o n .
' I ' A D L 4 A U I
Variation du temps de culture
j o u r .
C o I n o
c u l t u r e
A u - d e l d . d e t r o i s j o u r s d e p r 6 c u l t u r e , l a b i o m a s s e s e m b l e s e s t a b i l i - s e r . U n e p r o l o n g a t i o n d e c e t e m p s d e p r 6 c u l t u r e n e s e m b l e p a s d y n a m i s e r 1 a c r o i s s a n c e b a c t 6 r i e n n e .
r ^ ^ l - e : n n a r t a r r r n a 6 h : t t c h c d r c v n l i c a t i o n F n a f f e f
d L c t a r r r u u - P v u v v r r r u y y v !
q u e l ' o n t r a v a i l l e s u r 3 , 6 , 9 , 1 2 o o 1 5 j o u r s , l a c h a r g e a p p l i q u 6 e j o u r n a l i d r e e n n i t r a t e e s t t o u j o u r s f a m 6 m e . B i e n q u e d a n s u n p r e m i e r
7 2
1 52 7 4 S c i e n c e s d e L ' e a u 2 , n o s
C o n r c m m . l i o n . n N - N O ; k 9 /!/m3 r
( 4 )
)
( 3 )
4Y
1 l I
I i - ' { " '
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 r 1 1 5 1 6 1 7 1 8 t 9 2 0 2 1 2 2 2 3 t c m p r ( j o u r r )
Fzgure 3
Eoolution de La consormnation de n"Jtrates pendant Les tz'ois derrtiers jours de culture
et en d,ibut de phase dyncunique
I Passage en i dynamique
phase
t l . m p r ( ioutr)
3
l t l l
t 2
l l
N o 2 1 m 9 / t)
1F
4
Figuve 4
Suioi des nitrites produits par Les pilotes en phase de ddmarcage
t e m p s , l e d 6 v e l o p p e m e n t d e I a b i o m a s s e s o i t f a v o r i s 6 ; d a n s u n d e u x i d m e t e m p s , c e s c o n d i t i o n s c l e r n i l i e u n ' 6 v o l u a n t p a s , e l l e s d e v i e n n e n t I i m i - t a n t e s p o u r 1 a c r o i s s a n c e b a c t 6 r i e n n e . L a c o n s o n m a t i o n e n I q - N O , - d e s n i n n c n l n n n e q c q f i n f 6 r i c r t r e n e n d a n t l e s t r o i s p r e m i e r s j o u r s d e c u l t u r e
u r r r Y v v + v r r r r
e n c o n t i n u i c e l l e o h s e r v 6 e e n p r 6 c u l t u a g ( f i g u r e 3 ) .
D ' a u t r e p a r t , s i I ' o n s u i t 1 ' 6 v o l u t i o n d e s n i t r i t e s ( f i g u r e 4 ) , o n n o t e p e n d a n t l e s c i n q o u s i x p r e m i e r s j o u r s u n e p r o d u c t i o n r e l a t i v e m e n t i m p o r t a n t e d e c e s c o m p o s 6 s q u e l q u e s o i t l e t e m p s d e p r 6 c u l t u r e p r 6 a 1 a - h l e c c c r l i s i o n i f i c r a i f r l r a n r i s a h . T . D R I S C O L L e t J . J . B I S O G N I ( 1 9 7 8 ) a n a c n n r r l A \ / F . . a a r r r a v a i t c o n s t a t 6 P O S T G A T E (1 9 7 4 ) u n d 6 s 6 q u i l i b r e e n t r e d . o n n e u r e t a c c e p t e u r d ' e - .
T , a D r 6 s e n c e d e n i t r i t e s d a n s f ' e f f l u e n t a i n s i q u e 1 e r n a u v a i s r e n d e - m e n t d e d 6 n i t r i f i c a t i o n o b s e r v 6 l e s p r e m i e r s j o u r s d e c u l t u r e e n c o n t i - n u p e u v e n t t r a d u i r e u n e p h a s e n 6 c e s s a i r e d ' a d a p t a t i o n a u x n o u v e l l e s
D A n i t u t i f i c a t i o n a u t o t t , o p h t q u e p a r T h i o b a c j f l u s d e n i t r i f i c a n s a / o
c o n d i t i o n s ; A m o i n s q u ' e I I e s o i t i m p u t a b l e a u 1 6 9 i m e h y d r a u l i q u e d i f f 6 - r e n t . G l o b a l e m e n t , p o u r d e p e l - i t e s c o l o n n e s , n o u s o b t e n o n s u n d 6 m a r r a g e s a t i s f a i s a n t e n d i x j o u r s ; m a i s s i n o u s v o u l o n s 6 v i t e r l e s p e r t u r b a t i o n s o b s e r v 6 e s a u d 6 m a r r a g e , n o u s p e n s o n s g u ' i I c o n v i e n t d r a m 6 n a g e r l a t r a n s i - t i o n : p h a s e d e p r 6 c u l t u r e * c u l t u r e e n c o n t i n u ; d ' u n e p a r t , e n a u g m e n - t a n l - p r o g r e s s i v e m e n t l a c h a r o e a p p l i q u 6 e ( N - N O r - ) e n p h a s e d e p r 6 c u l t u - r e e t d r a u t r e p a r t , e n c u l t i v a n t d i r e c t e m e n t l e s b a c t 6 r i e s s u r s o u f r e s a n s a p p o r t d e t h i o s u l f a t e s .
3 - 1 - 3 V e r i f i c a t i o n d e s h y l p o t h e s e s d m i s e s
D e s e y n 6 r ' i c n e e s s o n f e f f c e t r r 6 c s q r r r q l r a t r e e o l o n n c s d e t v p e B d o n t I a
c o m p o s i t i o n e s t d o n n 6 e d a n s 1 e t a b l e a u 2 . N l o u s i n t r o d u i s o n s d a n s c h a q u e n i r n r - e . q I ^ ' r r n i n 6 6 p l q m ( m . v . s . B q / 7 ) e t u n n i l i e u d e P O S T G A T E s a n s t h i o s r t l f a t e T , e s n r 6 c u l t u r e s S o n t d o n c r 6 a l i s 6 e s d i r e c t e m e n t s u r s o u f r e .
T , o r q r i c . F t t F n h a c A d c n r 6 e ' t l f r r r o n o r t s i r s f a l J ^ n q n n c v s l - E n e d e r e c i r -
c u l a t i o n d u m i f i e u ( f i g u r e 1 ) . r , e d 6 b i t e s t d e 5 I / h s o i t u n e v i t e s s e C e 0 , 1 6 n / h . N o u s i m p r i m o n s u n e a u g n e n t a t i o n p r o g r e s s i v e A l a c h a r g e a p p l i - q u 6 e e n n i t r a t e r p o u r a t t e i n d r e e n ' i n d e p h a s e d e n r 6 c u f t u r e , a o r d s 1 5 j o u r s , u n e c o n s o n m a t i o n d e I ' o r c l r e d e 1 3 . g d e N - l t o t / l / n j d e m a t 6 - r i a u . E n f o n c L i o n d e c e t t e v a l e u r , n o u s a v o n s p u d 6 t e r n i n e r l e d 6 b i t a i m p r i m e r a u p i l o t e e n d 6 b u t d e c u l l u r e e n c o n t i n u ; s o i t p o u r u n v o f u m e d e m a t 6 r i a u d , e 4 4 I , u n e c o n s o n m a t i o n d e 2 4 A m g n - N O : - , / h , c e q u i n o u s
d n n n c l O 6 n \ l n ^ - / h
'i'aF Leau Z
C o l o n n e n o
C o m p o s i t i o n v o l u m i q u e
S o u f r e M a 6 r l
9 5 e "
8 5 % 7 0 % 8 5 %
5 % 1 5 % 3 0 % 1 5 %
S o u f r e a
S o u f r e b
S a c h a n t q u e n o u s v o u l o n s t r a v a i l l e r A u n e t e n e u r d e I ' o r d r e d e B 0 m g , / 1 e n N O 3 - d a n s I ' e a u A t r a i t e r r n o u s e s t i m o n s p o u v o i r d 6 m a r r e r A u n d 6 b i t
- : - : - ' . - ) ^ u c r ^ r + r / 1 , r ^ a n q e e q e n n d i t i n n s - l e d F . n a r r a o e q Y U s t e f f e c t u e J u r r u u c o r r e c t e -
n e n t - l e r 6 c i d r r e l d e n i t r i t e s d a n s I ' e f f l u e n t e s t d e I ' o r d r e d e O . O 1 n o , / l o r r e l o r r e s o i f l a c o m n o q i t i o n d r r n i l o t e e t d ' a t t t r e n a r f . l e r e n d e m e n t d e d 6 n i t r i f i c a t i o n e s t m a x i r n a l c l d s l e s p r e m i d r e s 2 4 h e u r e s d e f o n c t i o n n e m e n t
( t a b l e a u 3 ) . L a t e c h n i q u e u t i l i s 6 e d a n s c e t t e d e r n i d r e e x p 6 r i e n c e , n o u s a d o n c i - e r m i s d e n o u s l i b 6 r e r d e s i n c o n v 6 n i e n t s e n r e g i s t r 6 s p r 6 c 6 d e m m e n t , s o i t f a c h u t e d e l a c o n s o m m a t i o n e n N O 3 - ( 3 j o u r s ) a i n s i q u e l e t a u x 6 1 e v 6 d e N O 2 - p r 6 s e n t s d a n s I ' e f f l u e n t e n d 6 b u t d e c u l t u r e e n c o n t i n u
( 6 j o u r s ) .
S c i e n a c s d c l t a a u n r r o J
TabLeau 3
A 1 i n . A I i m .
3 - 2 A d e q u a t i o n d u r a p p o r t s o u f r e / m a ? j r 1 e t c o m p a r a i s o n d e s q u a l i t e s d e s o u f r e p o u r u n e e a u d ' u n T A C : 2 5 " F
l - - 1 A . 1 ; n 1 t a f i n n d r t r ^ n n o r f c o r t F r c / n a e f l
C e t t e e x p 6 r i e n c e a 6 t 6 r 6 a l i s c 5 e s u r d e s c o l o n n e s d e t y p e A ( A l i m e n - t a t i o n I ) r e m p l i e s d e s o u f r e a e t d . e r . t a € r l d a n s I e s p r o p o r t i o n s d o n n 6 e s n a r I o f a l a l e F r ? N o l g suivons f e r e n d e m e n t d e d 6 n i t r i f i c a t i o n a u c o u r s
d r r t e m n s n e n d a n t l e o r r e l l a e h a r o e a n n l i o ' r d e w a r i e ( f i q t l r e \ - - r - : - 5 - 6 ) . - E n
f a i t , a u f u r e t d n e s u r e q u e I a c h a r q e a p p l i q u 6 e e n N O 3 a u g m e n t e , l e s r e n d e m e n t s o b s e r v 6 s s e c l a s s e n t s e l o n 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ; i I s a u g m e n t e n t a v e c L a q u a n t i t 6 d e s o u f r e d i s p o n i b l e , D a n s u n e e a u p r 6 s e n t a n t u n T A C 6 l e r r 5 - I t a n n o r f d c m 3 [ a ] s e r a m o i n s i m f l o r t a n t c a r i I s e f a i t a u d 6 t r i - r a . t d A 1 a o u a n t i i 6 d c q n r r f r e D r a r t r e n a r t , i l e s t a n o L e r q u e p o u r c h a q u e a u r f m e n t a t i o n d e I a c h a r g e a p p l i q u 6 e e n N O 1 - , n o u s a v o n s t : n e c h u - t e d e l a d 6 n i t r i f i c a t i o n . C e c i t r a d u i t v r a i s e m b l a b l e m e n t I e t e m p s d ' a d a p - t a t i o n n 6 c e s s a i r e d e f a b i o m a s s e a u x n o u v e f l e s c o n d i t i o n s .
? - 1 - 2 f o - n a r a i q n n r l e q d e t t w o r t a I i f c s d e s O u f t e
c e t t e m a n i p u f a t i o n e s t r 6 a l i s 6 e s u r d e s c o l o n n e s d u t y p e B " N o u s c o m p a r o n s d e u x c o l o n n e s r e m p l i e s a 8 5 % d e s o u f r e e t 1 5 e o d e m a 6 r l . P o u r
n a l e n n r l q A v o n q c r l i r r i l F n o r r r e c n f a o e d ' 6 l i m i n a t i o n d e s n i t r a t e s e n
f o n c t i o n d e l a v i t e s s e d e p a s s a g e ( f i g u r e 7 ) . V u l e s i n d i c e s d e v i d e e t l a q t - o n n q d e q 6 i n r r r c r r r i l q i n d r r i q e n t - n o u s a t t e n d i o n s u n m e i l l e u r r e n d e -
r L J L L I i I P J
m e n t s u r l e s o u f r e a . E n f a i t , n o u s o b s e r v o n s I ' i n v e r s e . N o u s p o u v o n s c e p e n d a n t a v a n c e r u n e h y p o t h a s e d g r a n u l o m 6 t r i e 6 g a 1 e l a s u r f a c e d e v e -
l n n n 6 o n : r r r n e n q a m h l e d e o r a i n s s n h 6 r i o " ^ d ^ - + l ' h l " - i - ^ ^ r t a n t e ; S i
1 u e 5 c 5 L f a l J f u r r r l t / v
l r i p n c r r o I ' 6 1 6 - e n t d 6 f e r n i n ^ n f v v v ! ! r r r + r r q / r e n o r r r r r n m e i l l e u r r e n d e m e n t s e r a i t l a s u r -
i v q /
F a e e r J i s n o n i h l e A l ' 6 e h a n o e h i o m a s s e + s o u f r c -
C o l , r c t - u s t o t t
N o u s a v o n s p u m a i t r i s e r l e c a r a c t d r e a l 6 a - - o i r e d u d 6 m a r r a g e d e s p i l o - t e s d e d 6 n i t r i f i c a t i o n b i o l o g i q u e a u t o t r o p h e a v e c a e s T h i O b a C . c U u A d A n i - t n L ( i c c t t U , c e c i 6 t a n t d O a u f a i b l e t a u x d e c r o i s s a n c e d e s b a c t 6 r i e s c o n c e r n d e s . p o u r ce faire, n o u s i n t r o d u i s o n s d a n s l e s f i l t f e s u n e b i o - m a s s e s 6 l e c t i o n n 6 e s u r m i l i e u d e P O S T G A T E . N o u S o r o c d d o n s e n s u i t e i u n e p r 6 c u l t u r e S u r f i l t r e . C e l l e - c i a 6 t 6 r 6 a l i s 6 e a v e c I e S o C o m r n e u n i q u e d o n n e u r d ' e - . D ' a u t r e p a r t , i l y a e u a j u s t e m e n t d e I a c h a r g e a p p l i q u 6 e a u d e m a r r a g e s u r l a q u a n t i t 6 d e N O : - c o n s o r n m 6 e e n p h a s e d e p r 6 c u f t u r e . c e s d e u x f a c t e u r s o n t p e r m i s d ' 6 v i t e r f a s i t u a t i o n d e s t r e s s p r 6 a l a b l e - r n e n t o b s e r v 6 e a u d 6 m a r r a c r e .
C o l 1 coL 2 C o l 3 C o l 4
N O : - A b a t .
2 9 8 2
NO: A.bat.
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Ddnt trificatton autott:ophttque par Thiobaciffus denitrificans
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EooLution de Ltabattenent en nitrate en fonctt.on de La uzte,sse de passage, auec detu quaLttls diffdtentes de. soufre
U n e d e u x i d m e s 6 r i e d ' e x p 6 r i e n c e s a m i s e n 6 v i d e n c e I a m e i l l e u r e a d 6 -
o r r a f i o n e i r r r n n i l n l e e o - n o q 6 r J e q n r r F r e d a u u t r / i a u y y v ! , h ^ p r r l / v g a h a r n 6 e n m a € ' r l
p o u r u n e e a u q u i p r d s e n t e u n T A C d e I ' o r d r e d e 2 5 " F . N o u s a b o r d e r o n s d a n s u n e p r o c h a i n e p u b l i c a t i o n I ' i n f f u e n c e e x c e r c 6 e o a r d i v e r s f a c t e u r s
( o z c l i s s o u s , c h a r g e v o l u m i q u e , v i t e s s e r l e D a s s a g e , P o L r - . . . ) .
RrNrRc r EMENTS
N o u s r e m e r c i o n s 1 ' A g e n c e F i n a n c i e r e d u B a s s i n S e i n e - N o r m a n d i e q u i a
f i n a n e 6 c t r t r a \ r A i 1 I e S r z n r ' 1 i . A f T n t - a r . ^ m r r r n a l d e r I r r q q ' l s Y ) ) o n 6 r a t i O n c h a r -
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: c c i c f r n a a + o n L n i n r r a
R E r r n e r u c E s B I B L I o G R A P H I e u E S
B A A I - S R U D K. a n d BAALSRUD K.S., S t u d i e s on Thictba"cl!.Lu,t dznita,Ldicau, ATchiL).
f i i n m i k r o b i o l o g i . e , 1 9 5 4 , B d 2 0 ,
B A T C H E L O R B . , r - A . U W R E N C E A . W . , J . r / . P . C . F . , I 9 7 A , 5 0 , 8 , 1 9 8 6 .
BEIJERINK, ATch. Sctences eractes et
n a ' u r a l l a s , 1 9 0 4 , 9 , 1 3 1 .
C R o U Z E T , L ' 6 v o l u t i o n d e L ' a z o t e d a n s l e s e a u x , 4 d m e j o u r n d e s c i e n t i f i q u e e t
+ 6 - h h i ^ , 1 6 I r a : r r l 5 r 6 - h 6 r - h 6 I r d n " i -
r o n n e m e n t 1 9 8 1 , C o l I . R a ' / ' e r . h " e l E n L t i r o n n e m e n t , 1 , 7 , p . 5 5 - 6 6 .
D R I S C O L L C h . T . a n d B I S O G N I J . J . , T h e u s e o f s u l f u r a n d s u l f i d e l n p a c k e d b e d r e a c t o r s f o r a u t o t r o p h i c d e n i t r l f i c a t i o n . J . W . P . C . F . , 1 9 7 8 , 5 0 , n ' 3 , P . 5 6 9 - 5 7 1 -
G A I D K . , E l i m i n a t i o n b i o l o g i q u e d e 1 ' a z o t e n i t r i q u e s u r g r a n u l a t s A b a s e d e s o u f r e , T h d s e U E R - E N S C R R e n n e s , 1 9 8 1 .
K E L L Y D . P . , B i o c h e m i s t r Y o f t h e c h e n o l i - t h o t r o p h i c o x y d a t i o n o f i n o r g a n i c s u L f u r . P h i L . t r a n s . R . S o c . L o n d . , 1 9 8 2 , B 2 9 8 ,
4 9 9 - 5 2 4 .
D d n i t v , i f l c a t t o n a u t o t r o p h i q u e p a r r h i o l c a c i f f u s d e n i t r i f i c a n s 2 7 9
K E F E R E N C E S B I B L I O G R A P H I O U E S
LANDREAU A. et I4ONITION L., Eaux souter-
r a i n e s . Q u a l i t 6 e t p o L l u t i o n s . T S M , 1 9 8 1 , 7 , p . 3 a a - 3 9 2 -
M A R T T N G . , O T V 1 9 8 0 , B r e v e t d ' i n v e n t i o n n ' 7 9 . 1 0 1 . 5 4 d 6 p o s 6 e n F r a n c e .
P A N E T I E R J . M . , R e p a r t i t i o n d e t e n e u r s e n
ni-trate dans les eaux souterraines dans
ta r6qion de JoIGNY-ToUCY. TSM, 1978, 6,
p . 3 4 3 - 3 4 7 .
P A Y N E w . J . , G R A M M . A . , O v e r v i e w o f d e n i - trification. In "geneLLc englneering of
sFnbiotic nitrogen fixation and conserva-
t i o n o f f i x e d n i t r o g e n " E d , b y L Y O N S s . M . , V A L E I I I I N E R . C , , P H I L L I P S D . A , , B A I N S D . W . , a n d B U F F A K E R R . C . , 1 9 8 1 .
P E C K H , D . , S t u d i e s o n t h e n e c h a n i s n o f
sulfate formation and phosphoryl-ation in
extracts ot T[tlobo,ci,UuA ttLLoDeLLrA. Jou?- n a l o f b i o l o g i c a l c h e m i s t r A , 1 9 6 2 , 2 3 7 , n " 5 .
P O S | T I G A T E J . R . , M e d i a f o r s u l f u t b a c t e r i a . L a b o r a t o r y p r a c t i c e , t 9 7 4 , 1 5 , p . 1 2 3 9 - 1 2 4 4 .
TRUDINGER, Fixation of carbon dioxide by
extracts of the strict autotroph Th.Loba_
ciUu,s denLtn i\ieans. The biochmieaL j o u r n a l , 1 9 5 6 , 6 4 , p . 2 7 4 - 2 8 6 .
S H W A L H . I . a n d G R U E N E R N . , I n f a n t m e t h e -
noglobinemia and other health effects of
n i t r a t e s i n d r i n k j - n g w a t e r - C o n f . o n n r t r o g e n a s a w a t e r p o l l u t a n t 1 9 7 5 , v o l . 1 , c o p e n h a g e n D e n m a r k .
Y O U N G C . P . , O A K E S D . B . a n d W I L K I N S O N W.8.,
Predictlon of future nitrate concentration
in ground water. G?ound Hater, Lg'16, 14,
n " 6 , p . 4 2 6 - 4 3 8 .
