Chapitre 2
Les stations d'épuration et le traitement des
eaux usées
1. Introduction :
Les eaux usées rassemblées par les
égouts des agglomérations et déversées dans les
milieux récepteurs naturels ont crées des désordres et
altérations qui ont monopolisé l'attention des techniciens et des
pouvoirs publics.
Le rejet dans le milieu récepteur d'un égout
collectif est soumis à la règle de l'interdiction
générale, c'est à dire qu'il doit être
autorisé par les services compétents. L'autorisation étant
assortie de règles techniques à observer qui sont adaptées
aux caractéristiques de l'effluent, aux circonstances locales
liées à la nature du milieu récepteur et à la
protection qu'il nécessite en tenant compte de son aptitude à se
régénérer naturellement sans destruction de son
équilibre biologique. L'autorisation de rejet est ainsi souvent
(mais pas dans tous les cas) assortie de l'obligation de la
construction d'une station de traitement assurant un effluent traité
d'un niveau de qualité adapté aux conditions imposées par
les exigences du milieu récepteur
2. Assainissement des eaux usées domestiques :
La collecte des eaux usées a d'abord été
historiquement initiée par le souci de les éloigner des lieux
habités, à cause des nuisances qu'elles engendraient.
Jusqu'à la généralisation des pratiques d'assainissement,
l'homme a été soumis au fléau des maladies hydriques et
des maladies parasitaires, en raison du niveau d'infestation du sol et des
principales ressources en eau de consommation. Toutefois, le risque majeur
était pour l'homme et moins pour la nature puisque celle-ci, sol et
eaux, avait sa capacité d'autoépuration. «
L'évacuation des eaux usées répond au souci de
salubrité publique » (Patrick SAVARY, 2009).
Le volume journalier produit est sujet à variation, en
fonction notamment des eaux dites parasites (fontaines, canaux,
drainage). A titre indicatif, des moyennes connues sont mentionnées
dans le tableau suivant :
|
Populations
|
Volume d'eau usée rejetée (L/ha/j)
|
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< 5.000 ha
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100
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5.000-20.000 ha
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150
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> 20.000 ha
|
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200
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grandes agglomérations
|
250-300
|
|
Tableau 4 : Volumes des eaux usées
rejetées (Sandrine Cabrit, 2008)
3.
Objectifs de l'assainissement : L'assainissement dans un milieu
urbain doit répondre aux objectifs suivants :
> L'évacuation rapide sans stagnation et sans
risques pour le personnel chargé de l'exploitation des ouvrages, loin
des habitations, de tous les déchets d'origine humaine ou animal et
susceptibles de donner naissance à des odeurs ou à des
putréfactions nuisibles pour la santé des habitants.
> La protection du milieu naturel en évitant que
les produits évacués puissent souiller ce milieu dans des
conditions dangereuses ou simplement désagréables, non seulement
pour les habitants de l'agglomération mais également pour les
usagers de l'eau à l'aval des rejets.
> L'évacuation vers le milieu récepteur des
eaux de ruissellement, avec un stockage provisoire pour éviter la
submersion des voies publiques et des sous-sols des milieux bâtis, dans
des limites compatibles avec l'intérêt économique que se
fixe la collectivité1.
4. Systèmes d'assainissement : On peut distinguer :
~ l'assainissement autonome ou individuel ;
~ l'assainissement collectif.
4.1. L'assainissement individuel :
Le principe essentiel de l'assainissement autonome est de
recourir systématiquement au sol comme dispositif de traitement et comme
milieu d'évacuation. Traitement et dispersion ne sont pas susceptibles
d'entrainer le colmatage du sol en raison d'une charge trop
élevée en matières colmatantes et si le sol
présente des caractéristiques (texture, structure,
porosité, perméabilité, pente, situation des horizons
imperméables et des zones de saturation...) qui garantissent une
circulation régulière et une épuration intéressante
(f.Valiron, 1989).
On constate ainsi que l'assainissement autonome des eaux
usées domestiques ne peut constituer qu'une solution provisoire. Cette
solution ne persistera que jusqu'à la mise en place d'un réseau
public.
4.2. L'assainissement collectif
> Système séparatif :
où les eaux usées pluviales sont évacuées par un
réseau distinct de celui des eaux usées domestiques avec certains
effluents industriels.
> Système unitaire : où les
eaux usées domestiques, certaines eaux usées industrielles et les
eaux pluviales sont évacués par un réseau unique.
Le choix entre collectif et individuel n'est laissé
qu'à la seule collectivité qui pourra ou non réaliser un
assainissement collectif.
5. Réhabilitation des réseaux d'assainissement
Les réseaux d'assainissement peuvent, au bout de
quelques années, présenter des anomalies susceptibles de
perturber le fonctionnement du système d'assainissement, de restreindre
la pérennité des ouvrages ou de nuire à l'environnement ou
lors d'incidents qui peuvent être observés dans le fonctionnement
des stations d'épuration.
Une exploitation efficace du réseau suppose un travail
d'entretien rigoureux et permanent et du personnel qualifié.
En ce qui concerne l'assainissement individuel, un projet de
loi au niveau européen par l'intermédiaire des SPANC (Service
public d'assainissement non collectif), impose l'exercice d'un
contrôle de toutes les installations d'ici le 31 décembre
2012(Sandrine Cabrit, 2008).
6. Cadre législatif
C'est au croisement des législations de
l'environnement, de l'urbanisme, de la construction et de la santé que
sont déterminées les diverses obligations relatives à
l'alimentation en eau potable et à l'élimination des eaux
usées. La maitrise des eaux usées est au coeur de la lutte contre
les pollutions, notamment diffusées.
6.1. La réglementation européenne
La réglementation européenne impose que les
communes de plus de 2 000 Eh (équivalenthabitant) doivent
réaliser des schémas d'assainissement afin de délimiter
:
> les zones devant être reliées à des
stations d'épuration ;
> les zones susceptibles de relever de l'assainissement non
collectif appelé aussi assainissement autonome.
En ce qui concerne les collectivités de moins de 2 000
Eh, la réalisation d'un réseau d'assainissement collectif n'est
pas imposée et reste à l'initiative de la collectivité.
Les communes peuvent déclarer l'insalubrité d'un immeuble, groupe
d'immeubles ou ilot et prescrire aux propriétaires les travaux à
réaliser.
6.2. La réglementation algérienne
L'assainissement en Algérie est régi par la loi
n°05-12 du 4 août 2005 relative à l'eau où ses
articles annoncent que :
Art. 44. -- Les rejets d'effluents, les
déversements ou les dépôts de matières de toute
nature ne présentant pas de risques de toxicité ou de nuisance
dans le domaine public hydraulique sont soumis à une autorisation dont
les conditions et les modalités d'octroi sont fixées par voie
réglementaire.
Art. 45. -- L'autorisation prévue
à l'article 44 ci-dessus est refusée notamment lorsque les
effluents ou matières sont de nature à nuire :
· à la capacité de
régénération naturelle des eaux ;
· aux exigences de l'utilisation des eaux ;
· à la santé et la salubrité publiques
;
· à la protection des écosystèmes
aquatiques ;
· à l'écoulement normal des eaux ;
· aux activités de loisirs nautiques.
Art. 118. -- En zone agglomérée
est obligatoire le branchement au réseau public d'assainissement de
toute habitation ou établissement.
Art. 121. -- Dans les zones à habitat
dispersé ou dans les centres ne disposant pas d'un système
d'assainissement collectif, l'évacuation des eaux usées doit se
faire au moyen d'installations autonomes agréées et
contrôlées par l'administration chargée des ressources en
eau
Art. 122. -- Tout système autonome
d'assainissement doit être mis hors d'état de servir dès la
mise en place d'un réseau public d'assainissement.
7. Les stations d'épuration (STEP) :
Elles constituent une autre voie d'élimination des
eaux usées dans la mesure où celles-ci y subissent toute une
batterie de traitements avant leur déversement dans le milieu naturel.
Une STEP, généralement placée à
l'extrémité aval d'un réseau (Brière, 1994),
est conçue pour épurer les eaux usées et limiter
l'apport en excès de matière organique et dans certains cas, de
substances minérales telles les nitrates et les phosphates dans les
milieux récepteurs (Kosmala 1998). Sachant que certaines
substances contenues dans un effluent, à partir d'une certaine
concentration, peuvent constituer un danger pour la communauté aquatique
(Agence de l'eau, 2002), l'épuration des eaux usées
diminue l'impact sur les écosystèmes aquatiques (Amahmid et
al. 2001 ; Lassabatère, 2002).
8. Les étapes et procédés de traitement des
eaux usées
Il existe un grand nombre de procédés de traitement
des eaux usées dont l'application dépend à la fois des
caractéristiques des eaux à traiter et du degré
d'épuration désiré.
8.1. Techniques d'épuration par lagunage :
Le procédé par lagunage est la méthode de
traitement la plus connue lorsqu'on dispose de grandes surfaces de terrain et
lorsqu'on ne désire pas assurer en permanence une haute qualité
de traitement de l'effluent. Le lagunage est très utilisé dans
les pays en voie de développement.
Une lagune aérée est un bassin relativement profond
: 2,4 à 4,8 m, dans lequel l'oxygénation est
réalisée par des aérateurs mécaniques ou à
diffuseur et ou par aération naturelle.
Les lagunes sont classées en 2 types :
· lagune aérobie : dans laquelle
l'oxygène et les M.E.S. sont uniformément répartis dans
tout le bassin ;
· lagune anaérobie ou facultative
: dans laquelle l'oxygène n'est présent que dans les couches
supérieures et dans laquelle, seule, une partie des M.E.S. est maintenue
en suspension.
Ces deux types de lagunage se distinguent principalement par
la puissance à installer dans le bassin. Dans le 1er type et
dans le cas des eaux usées urbaines, il est nécessaire de
prévoir 5w/m3 ; par contre dans le 2e type, cette
puissance est de l'ordre de 0,8 w/m3.
L'utilisation optimale de plusieurs bassins peut s'avérer
plus efficace afin de :
· réduire les risques de prolifération des
algues ;
· diminuer le temps de séjour ;
· réduire les risques d'odeurs dues à une
activité microbienne anaérobie ;
· assurer une vaste perdition calorifique et par
conséquent élimination à une vitesse
élevée.
Étude de phénomène : On
peut décrire la métabolisation de la matière organique
dans un procédé biologique aérobie par les
équations suivantes :
M.O. + (à) O2 + N+P k (a) micro organisme + CO2 + H2O +
résidu soluble non
dégradable
Micro-organisme + O2 CO2 +H2O + N + P + résidu
cellulaire non dégradable
Critères de réalisation : Le
choix de l'emplacement nécessite un terrain plat et un sol
imperméable pour éviter la contamination des nappes.
Le dimensionnement des bassins repose sur la connaissance de
la stoechiométrie et de la cinétique de ces 2 réactions.
Il s'agit en fait de déterminer les valeurs de coefficients a, à,
b et k.
Domaine d'application : Pour les eaux
résiduaires domestiques en milieu rural, car le système est moins
exigeant en surface que le lagunage naturel tout en demeurant d'un volume
très supérieur à celui des systèmes par boues
activées.
Figure 3 : Schéma de principe d'une station
d'épuration par lagunage naturel constituéde trois
bassins
9. Les étapes et procédés de traitement
physico-chimiques des eaux usées : La méconnaissance des effets
néfastes provenant des différents déchets rejetés
dans le milieu naturel peut conduire à la dégradation progressive
de l'environnement, à cet effet un traitement préalable est
obligatoire afin d'éviter toute nuisance L'élimination de la
matière polluante a fait l'objet de nombreuses recherches et
investigations pour améliorer la prouesse d'épuration. La
croissance des villes, l'évolution de la population ont
entraîné une forte demande en matière d'eau potable.
Par conséquent de gros volumes d'eaux
résiduaires pourront engendrer d'énormes problèmes sur
l'environnement si elles sont rejetées à l'air libre sans aucun
traitement Les centres étudiés sont situés dans une zone
à vocation industrielle en premier lieu et agricole en second Les rejets
de l'ensemble des agglomérations étudiées sont anarchiques
(présence de débordement, des marais, déviation de
certains collecteurs d'eaux usées vers les collecteurs d'eaux
pluviales...etc. ), ceci va causer la dégradation progressive de
l'environnement , sachant que les eaux usées de ces localités
débouchent directement vers la mer sans aucun traitement
préalable.
La dépollution des eaux usées nécessite
une succession d'étapes faisant appel à des traitements
physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros
déchets présents dans les eaux usées, l'épuration
doit permettre, au minimum, d'éliminer la majeure partie de la pollution
carbonée.
Figure 4 : Chaîne de traitement des eaux
usées à procédé physico-chimique
Selon le degré d'élimination de la pollution et les
procédés mis en oeuvre, trois niveaux de traitements sont
définis (voir annexe1):
· Les prétraitements consistent à
débarrasser les eaux des polluants solides les plus grossiers
(dégrillage, dégraissage). Ce sont des simples
étapes de séparation physique.
· Les traitements primaires regroupent les
procédés physiques ou physico-chimiques visant à
éliminer par décantation une forte proportion de matières
minérales ou organiques en suspension. A l'issue du traitement primaire,
seules 50 à 60 % des matières en suspension sont
éliminées. Ces traitements primaires ne permettent d'obtenir
qu'une épuration partielle des eaux usées. Ils ont d'ailleurs
tendance à disparaitre en tant que seul traitement, notamment lorsque
l'élimination de la pollution azotée est requise. Pour
répondre aux exigences réglementaires, une phase de traitement
secondaire doit être conduite.
· Les traitements secondaires recouvrent les techniques
d'élimination des matières polluantes solubles (carbone,
azote, et phosphore). Ils constituent un premier niveau de traitement
biologique. Pour satisfaire à la réglementation actuelle, les
agglomérations de plus de 2 000 équivalents-habitants devront
être raccordées à des stations d'épuration
permettant un traitement secondaire des eaux usées d'ici fin 2005. Le
traitement secondaire est donc désormais le niveau minimal de traitement
qui doit être mis en oeuvre dans les usines de dépollution.
· Dans certains cas, des traitements tertiaires sont
nécessaires, notamment lorsque l'eau épurée doit
être rejetée en milieu particulièrement sensible. A titre
d'illustration, les rejets dans les eaux de baignade, dans des lacs souffrant
d'un phénomène d'eutrophisation ou dans des zones
d'élevage de coquillages sont concernés par ce troisième
niveau de traitement. Les traitements tertiaires peuvent également
comprendre des traitements de désinfection. La réduction des
odeurs peut encore être l'objet d'attentions particulières.
9.1. Le relevage
Le transport des eaux usées dans les collecteurs se
fait généralement par gravité, sous l'effet de leur
poids.
Une station de relèvement permet d'acheminer les eaux
usées dans la station d'épuration lorsque ces dernières
arrivent à un niveau plus bas que les installations de
dépollution. Cette opération de relèvement des eaux
s'effectue grâce à des pompes ou à des vis
d'Archimède.
9.2. Les prétraitements
Les prétraitements ont pour objectif d'éliminer
les éléments les plus grossiers, qui sont susceptibles de
gêner les traitements ultérieurs et d'endommager les
équipements. Il s'agit des déchets volumineux
(dégrillage), des sables et graviers (dessablage) et des graisses
(dégraissagedéshuilage).
Le dégrillage : Au cours du
dégrillage, les eaux usées passent au travers d'une grille dont
les barreaux, plus ou moins espacés, retiennent les matières
les plus volumineuses. Ces éléments sont ensuite
éliminés avec les ordures ménagères. Le tamisage,
qui utilise des grilles dont l'espacement est plus réduit, peut
compléter cette phase de prétraitement. Cependant, il
génère beaucoup plus de déchets. Le dessablage
débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par
sédimentation. L'écoulement de l'eau à une vitesse
réduite dans un bassin appelé "dessableur" entraîne leur
dépôt au fond de l'ouvrage. Ces particules sont ensuite
aspirées par une pompe. Les sables récupérés sont
essorés, puis lavés avant d'être soit envoyés en
décharge, soit réutilisés, selon la qualité du
lavage.
Le dégraissage : Le dégraissage
vise à éliminer la présence de graisses dans les eaux
usées, graisses qui peuvent gêner l'efficacité des
traitements biologiques qui interviennent ensuite. Le dégraissage
s'effectue par flottation. L'injection d'air au fond de l'ouvrage permet la
remontée en surface des corps gras. Les graisses sont raclées
à la surface, puis stockées avant d'être
éliminées (mise en décharge ou incinération).
Elles peuvent aussi faire l'objet d'un traitement biologique
spécifique au sein de la station
d'épuration, de nombreuses stations utilisent des
dessaleurs- dégraisseurs combinés.
9.3. Le traitement primaire
Le traitement "primaire" fait appel à des
procédés physiques, avec décantation plus ou moins
aboutie, éventuellement assortie de procédés
physico-chimiques, tels que la coagulation floculation.
Ces traitements éliminent 50 à 60 % des
matières en suspension, mais ne suffisent généralement
plus pour satisfaire les exigences épuratoires de la
réglementation actuelle. Avec coagulation et floculation dans des
décanteurs lamellaires, on peut éliminer jusqu'à 90 % des
MES.
- La décantation primaire classique consiste en une
séparation des éléments
liquides et des
éléments solides sous l'effet de la pesanteur. Les
matières
solides se déposent au fond d'un ouvrage appelé
"décanteur" pour former les "boues primaires". Ces dernières sont
récupérées au moyen d'un système de raclage. Ce
traitement élimine 50 à 55 % des matières en suspension et
réduit d'environ 30 % la DBO et la DCO.
- L'utilisation d'un décanteur lamellaire permet
d'accroître le rendement de la décantation. Ce type d'ouvrage
comporte des lamelles parallèles inclinées, ce qui multiplie la
surface de décantation et accélère donc le processus de
dépôt des particules. Une décantation lamellaire permet
d'éliminer plus de 70 % des matières en suspension et diminue de
plus de 40 % la DCO et la DBO.
- La décantation est encore plus performante
lorsqu'elle s'accompagne d'une floculation préalable. La
coagulation-floculation permet d'éliminer jusqu'à 90 % des
matières en suspension et 75 % de la DBO. Cette technique comporte une
première phase d'adjonction d'un réactif, qui provoque
l'agglomération des particules en suspension, puis une
accélération de leur chute au fond de l'ouvrage. Les amas de
solides ainsi obtenus sont appelés "flocs".
9.4. Les traitements secondaires :
L'élimination biologique des matières
polluantes. Dans la grande majorité des cas, l'élimination des
pollutions carbonée et azotée s'appuie sur des
procédés de nature biologique. Les procédés
membranaires combinent quant à eux des
procédés biologiques et physiques.
Certaines installations de dépollution des eaux
usées ont toutefois recours à des filières de traitements
physico-chimiques, qui peuvent, dans différents cas (part importante
d'effluents industriels dans les eaux collectées, conditions de
température inadaptées aux traitements biologiques, niveaux de
rejet moins exigeants...) s'avérer plus opportunes.
Après le traitement secondaire, la dépollution
passe à l'étape de clarification et le rejet direct dans la
nature.
9.4.1. Les traitements biologiques
Les traitements biologiques reproduisent, artificiellement ou
non, les phénomènes d'autoépuration existant dans la
nature. L'autoépuration regroupe l'ensemble des processus par lesquels
un milieu aquatique parvient à retrouver sa qualité d'origine
après une pollution.
Les techniques d'épuration biologique utilisent
l'activité des bactéries présentes dans l'eau, qui
dégradent les matières organiques. Ces techniques sont soit
anaérobies, c'est-à-dire se déroulant en absence
d'oxygène, soit aérobies, c'est-à-dire nécessitant
un apport d'oxygène. En France, c'est aujourd'hui le
procédé des "boues activées" qui est le plus
répandu dans les stations d'épuration assurant un traitement
secondaire.
Un bassin à boue activée est un réacteur
biologique alimenté en continu dans lequel la biomasse est
brassée et aérée en même temps que l'eau
usée.
Figure 5 : fonctionnement d'une station
d'épuration à boue activée
Les différentes phases de mécanisme
épuratoire d'une boue activée sur une eau usée passe par
:
1e phase : élimination des matières en suspension
et colloïdales ;
2e phase : métabolisme des matières solubles
organiques.
Ce procédé peut fournir un effluent dont la DBO5
soluble variera de 10 à 30 mg/l avec un rendement de 88 à 94 %
sur la DBO5.
Parmi les traitements biologiques, on distingue les
procédés biologiques extensifs et intensifs.
9.4.2 Les procédés biologiques extensifs :
Le lagunage utilise la capacité épuratrice de
plans d'eau peu profonds. Concrètement, les eaux usées sont
envoyées dans une série de bassins, au minimum trois.
L'oxygène est apporté par les échanges avec
l'atmosphère au niveau du plan d'eau et par l'activité de
photosynthèse des micros algues de surface. La pollution organique se
dégrade sous l'action des bactéries présentes dans le plan
d'eau. Le rayonnement solaire détruit en outre certains germes
(lagunage de finition, dans les derniers bassins). La durée de
séjour des eaux usées dans les bassins peut atteindre 60 jours et
les eaux à traiter doivent avoir subi une décantation
préalable (lagunage primaire).
Ce mode d'épuration permet d'éliminer 80 %
à 90 % de la DBO, 20 % à 30 % de l'azote et contribue à
une réduction très importante des germes. Il a cependant
l'inconvénient d'utiliser des surfaces importantes et de ne pas offrir
des rendements constants durant l'année. Il est surtout bien
adapté aux communes rurales.
9.4.3 Les procédés biologiques intensifs :
Ils regroupent toute une série de techniques ayant en
commun le recours à des cultures bactériennes qui "consomment"
les matières polluantes. Il existe deux grandes catégories de
procédés biologiques artificiels :
-les installations à "cultures libres", dans lesquelles la
culture bactérienne est maintenue en suspension dans le courant des eaux
usées à traiter.
- les installations à "cultures fixées", où
la culture bactérienne (appelée aussi "biofilm", "film
biologique" ou "biomasse") repose sur un support (caillou, plastique,
milieu granulaire fin).
9.5 Traitement tertiaire :
Le traitement tertiaire est rendu indispensable par les nouvelles
exigences épuratoires vis-à-vis des éléments azote
et phosphore.
Les eaux usées contiennent divers composés
azotés provenant des déjections humaines, ainsi que du phosphore
provenant pour l'essentiel des détergents utilisés pour les
lessives. En effet, les phosphates sont employés pour annihiler l'action
du calcaire en fixant des ions calcium permettant ainsi une meilleure
performance du pouvoir nettoyant du détergent.
Si ces substances ne sont pas directement nocives, leur action
sur le milieu aquatique est néfaste. Elles diffusent jusqu'à la
surface éclairée où elles favorisent la
prolifération excessive d'algues et autres plantes vertes qui à
leur tour décomposent nitrates et phosphates dont l'oxygène passe
dans l'atmosphère. Elles jouent un rôle prépondérant
dans l'eutrophisation des eaux.
Dans la STEP, ce traitement se généralise de plus
en plus en combinaison avec le traitement secondaire. Il s'agit d'un
procédé biochimique dit de boues activées à
alternance de phase.
9.5.1 Élimination de l'azote :
Dans la plupart des eaux usées, l'azote est sous forme
organique ou ammoniacale (NH4 +)
Une correcte oxygénation dans le bassin
d'aération permet aux bactéries de transformer l'azote organique
en ammoniaque puis d'oxyder l'ammoniaque en nitrate (NO3 -). Cette oxydation
est une nitrification.
Les nitrates sont alors transformés en azote gazeux en
condition anoxie :
· absence d'oxygène dissout
· présence d'oxygène combiné aux
nitrates
Il faut stopper l'aération pour réaliser cette
étape appelée dénitrification.
Il est à noter que dans de nombreuses installations,
cette phase n'est pas distincte du traitement secondaire puisque
réalisée à faible charge dans le bassin à boues. Il
suffit d'alterner les phases d'aération et d'anoxie.
9.5.2 Élimination du phosphore :
La technique la plus utilisée pour l'épuration
du phosphore consiste en la précipitation chimique par adjonction de
sels métalliques (fer ou aluminium), ou de chaux. Les
phosphates précipitent sous forme de sels métalliques ou
d'hydroxydes et sont séparés de la phase liquide par
décantation.
Les principaux réactifs sont le sulfate d'alumine,
d'aluminate de soude, le sulfate ferreux, le chrome ferrique, le chlorosulfate
ferrique et la chaux. L'ajout du réactif peut-être effectué
:
· après les prétraitements et avant le
décanteur primaire ou le bassin d'aération, c'est la
précipitation.
· à l'aval du clarificateur, sur l'effluent
épuré : c'est la post-précipitation.
Nécessité d'un décanteur supplémentaire.
· Directement sur le bassin d'aération : c'est la
précipitation simultanée, qui est la plus utilisée.
L'élimination peut également être partiellement faite par
voies biologiques, l'installation doit alors être équipée
d'un bassin ou d'une zone d'anoxie. L'alternance entre aérobiose et
anoxie favorise un mécanisme de relarguage /sur accumulation de
phosphore dans la biomasse épuratrice.
9.5.3 Élimination des micro-organismes :
Les eaux épurées contiennent plus d'un million
de micro-organismes par litre dont certain sont néfastes pour l'homme.
Lorsque l'eau épurée est rejetée en zone de captage pour
l'alimentation en eau potable ou de baignade, la réduction des
micro-organismes s'impose alors. Cette réduction s'effectue :
· sur filtre à sable qui retient les
dernières particules, donc les micro-organismes qui y sont
fixés.
· par désinfection chimique (chlore, ozone
...).
· par lagunage lorsque aucun problème d'encombrement
ne se pose.
9.6 Les organismes vivants et leur rôle dans le traitement
des eaux usées :
Ces multiples espèces peuvent varier en fonction des
effluents traités, des conditions climatiques, de la charge organique,
de la profondeur d'eau. Les principaux groupes sont les bactéries, les
algues et le zooplancton.
9.6.1 Les bactéries
Ce sont des micro-organismes qui peuvent dégrader et
assimiler une grande partie de la matière organique contenue dans les
eaux usées. Ces bactéries rejettent dans le milieu des produits
de dégradation qui sont les matières minérales solubles et
les gaz dissous. En fonction de l'équilibre du milieu et en particulier
des taux d'azote et de phosphore, les bactéries les mieux
adaptées se développent rapidement et dominent les autres
espèces.
On constate une régulation naturelle du taux
bactérien en fonction de la matière organique présente
dans le milieu et des autres conditions de développement
(température, ensoleillement, pH, oxygène
dissous...).
Quelque soit le processus biologique considéré, on
trouve :
· Les bactéries aérobies qui transforment
en présence d'oxygène dissous, la charge organique dissoute en
matières minérales (nutriments) et gaz. Les
bactéries du cycle de l'azote assurent la nitratation (formation de
nitrites) et la nitratation (formation de nitrates).
· Les bactéries anaérobies qui sont
essentiellement méthanogènes (formation de méthane)
réalisent la transformation de la matière organique au niveau des
sédiments.
9.6.2 Les algues :
Ce sont des plantes microscopiques planctoniques. Elles sont
représentées dans les lagunes principalement par les
espèces suivantes :
· algues bleues (cyanophycées) proches des
bactéries.
· algues vertes (chlorophycées).
· algues brunes (chrysophycées).
· euglènes.
Dans le cas d'un bon fonctionnement, les bassins de lagunage
(surtout ceux en fin de filière) ont une couleur verte plus ou moins
prononcée. La chlorophylle contenue dans les micros algues leur permet
d'utiliser la lumière du soleil comme source d'énergie : c'est la
base du processus de la photosynthèse. Les algues se développent
à la lumière en prélevant dans l'eau du gaz carbonique et
des sels minéraux et en y rejetant de l'oxygène. Les algues sont
ainsi les principaux producteurs d'oxygène des lagunes. Cette production
s'effectue essentiellement dans la couche d'eau superficielle (jusqu'à
40-50 cm).
Dans les bassins du lagunage les micros algues se
succèdent au cours du temps. Cela constitue une pollution apparemment
négligeable car l'épaisseur des sédiments dans les
derniers bassins de lagunage ne dépasse pas les 5 à 10
centimètres. L'effluent rejeté dans le milieu récepteur
contient donc des micros algues en suspension représentant indirectement
une pollution particulaire organique importante (leur teneur en
matières en suspension pouvant atteindre 0.2 kg/m3).
Les bassins de lagunage sont classés parmi les
procédés moyennement performants permettant un rejet de niveau d
(120 mg/l de MES). Il n'existe pas de station de lagunage naturel qui
possède une unité de récupération et de
valorisation des micros algues rejetées.
9.6.3 Le zooplancton :
La faune a une importance essentielle dans le fonctionnement
des lagunes et de nombreux organismes participent activement à
l'épuration du milieu (prédation, filtration....) On trouve :
· Les protozoaires, qui sont des
organismes unicellulaires prédateurs des bactéries. Ils
constituent le seul zooplancton hivernal réellement abondant dans les
derniers bassins de lagunage.
· Les rotifères, sont des vermidiens
microscopiques, ils filtrent activement le phytoplancton et sont capable de
s'accommoder à des taux d'oxygène dissous très faibles.
· Les copépodes, sont des
crustacés de petites tailles qui nagent à la surface de l'eau et
ont un développement limité dans l'espace et le temps. Leur
spectre alimentaire est pourtant très étendu : micro algues,
proies vivantes...
· Les cladocères, sont
également de petits crustacés. Les daphnies sont les plus
répandues et les plus caractéristiques. Leur rôle est
intéressant car elles favorisent l'abattement du taux des
matières en suspension. Elles permettent ainsi un éclaircissement
du milieu et la pénétration de la lumière. Par contre
elles provoquent une diminution du taux d'oxygène dissous à cause
de leur respiration et de l'élimination des micros algues.
Conclusion :
L'eau est le véhicule de transport et de
dissémination idéal de nombreux polluants. Les contraintes
d'assainissement, de plus en plus strictes, exigent le traitement d'un nombre
plus important de polluants (matières organiques, minérales,
pathogènes et toxiques). Étant donnée la grande
diversité de ces déchets, l'épuration d'un affluent
résiduaire comporte plusieurs étapes, chacune spécifique
aux caractéristiques particulières des éléments
à traiter. D'un point de vue général, est sans vouloir
être exhaustif, compte tenu de la diversité des
procédés mis en oeuvre selon les cas, l'épuration de l'eau
amène toujours avant leur rejet dans le milieu naturel à :
· séparer et éliminer les matières en
suspension.
· éliminer la pollution organique, principalement
par voie biologique, et, plus récemment les pollutions azotées et
phosphorées
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