Dans ce travail, le traitement des nutriments et plus particulièrement celui de l azote en procédé de granulation aérobie a été étudié. L approche expérimentale a dans un premier temps eu pour objet de comparer la stabilité des caractéristiques physiques et microbiologiques d agrégats développés dans deux réacteurs fonctionnant en alternances de phases anaérobie / aérobie ou anoxie / aérobie. L opération d un procédé de granulation aérobie en alternance de phases anoxie / aérobie a favorisé la stabilisation des performances de traitement de l azote et notamment celle de la nitrification. Le développement d une boue hybride comprenant une fraction de flocs et de granules a été observé. Dans le but d évaluer comment le caractère hybride de la boue obtenue en conditions anoxie/aérobie oriente les performances et vitesses de transformation de l azote, une caractérisation ex-situ des limitations au transfert d oxygène au sein des flocs, granules et boue hybride a été réalisée par respirométrie. En complément, la localisation des espèces nitrifiantes par la technique d hybridation fluorescente in situ (FISH) a été réalisée. Les résultats obtenus indiquent que la présence de flocs au sein d une boue granulaire permet d augmenter la vitesse de la nitrification, en particulier pour de faibles concentrations en oxygène dissous. D autre part, il est ici mis en évidence la nécessité de contrôler simultanément le ratio floc/granules et la taille des granules en vue de l optimisation du traitement de l azote.Enfin un outil mathématique permettant de décrire les phénomènes réactionnels ayant lieu au sein d une biomasse hybride a été développé. Celui-ci a été employé dans le but d optimiser le fonctionnement du procédé hybride par l évaluation de l effet des propriétés physiques de la biomasse, et plus particulièrement de la proportion de granules en présence, pouvant conduire à une élimination efficace de l azote et à l augmentation de la robustesse du procédé vis-à-vis de diminutions ponctuelles de l oxygène dissous
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