Traitement des eaux usées
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Les eaux usées sont toutes les eaux chargées de différents éléments du fait qu'elles ont été utilisés pour le lavage ou les toilettes, qui sont de nature à polluer les milieux dans lesquelles elles seront déversées. C'est pourquoi, dans un soucis de respect de ces différents milieux, des traitements sont réalisés sur ces effluents.
Ces traitements peuvent être réalisés de manière collective dans une station d'épuration ou de manière individuelle. La plupart des stations d'épuration fonctionnent selon les mêmes processus de base, mais des différences plus ou moins importantes peuvent exister dans la manière de mettre en place ces processus. Le traitement se divise généralement en plusieurs étapes.
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[modifier] Prétraitement
Le prétraitement consiste en trois étapes principales qui permettent de supprimer de l'eau les éléments qui gêneraient les phases suivantes de traitement. Toutes les stations d'épuration ne sont pas forcément équipées des trois, seul le dégrillage est généralisé, les autres sont le dessablage et le déshuilage.
[modifier] Dégrillage
Article détaillé : Dégrillage.Le dégrillage permet de retirer de l'eau les gros déchets tels que les branches, les bouteilles en plastiques ou encore les canettes. Pour ce faire, l'eau usée passe à travers une ou plusieurs grilles dont les mailles sont de plus en plus serrées. Les grilles sont en général équipées de systèmes automatiques de nettoyage pour éviter leur colmatage.
[modifier] Dessablage
Le dessablage permet par décantation de retirer les sables mélangés dans les eaux par ruissellement ou amenés par l'érosion des canalisations. Ce matériau s'il n'était pas enlevé se déposerait plus loin, gênant le fonctionnement de la station, et provoquant une usure plus rapide des éléments mécaniques comme les pompes. Les sables extraits peuvent être lavés avant d'être mis en décharge, afin de limiter le pourcentage de matières organiques, sa dégradation provoquant des odeurs et une instabilité mécanique du matériau.
[modifier] Déshuilage
La flottation des huiles permet leur suppression de l'effluent par simple écumage (c'est-à-dire qu'on enlève la mousse créée par l'agitation). Il est important de limiter au maximum la quantité de graisse dans les ouvrages en aval pour éviter par exemple un encrassement des ouvrages, notamment des canalisations, des problèmes de rejets de particules graisseuses, des difficultés de décantation ou des perturbation des échanges gazeux, de l'oxygénation en particulier.
Le dessablage et le déshuilage se réalisent le plus souvent dans un même ouvrage. Les sables décantent au fond de celui-ci tandis que les graisses remontent en surface.
Le déshuilage peut aussi se faire par coalescence. Cela procure une finesse de déshuilage hors- norme.
[modifier] Traitement primaire
En épuration des eaux usées le traitement primaire est une simple décantation qui permet de supprimer la majeure partie des matières en suspension. Ce sont ces matières qui sont responsables du trouble des eaux usées.
L'opération est réalisée dans des bassins de décantation dont la taille dépend du type d'installation et du volume d'eau à traiter. De la même manière, le temps de séjour des effluents dans ce bassin dépend de la quantité de matière à éliminer et de la capacité de l'installation à les éliminer.
La décantabilité des matières dans un bassin est déterminée par l'indice de Mohlman. Cet indice est déterminé chaque jour dans les stations d'épuration importantes afin de vérifier le bon fonctionnement du système.
À la fin de ce traitement, la décantation a permis de supprimer environ 60% des matières en suspension, environ 30% de la demande biologique en oxygène (DBO) et 30% de la demande chimique en oxygène (DCO). Cette part de DBO supprimée était induite par les matières en suspension. La charge organique restant à traiter est allégée d'autant.
Les matières supprimées forment au fond du décanteur un lit de boues appelé boues primaires.
[modifier] Traitement secondaire
Le traitement secondaire se fait le plus couramment par voie biologique. Une voie physico-chimique peut la remplacer ou plus souvent s'y ajouter pour favoriser la floculation et coagulation des boues ou permettre, par exemple, la fixation des phosphates apportés, entre autres, par l'utilisation d'engrais pour les activités agricoles .
[modifier] Traitement par voie biologique
[modifier] Traitement des composés organiques
Le traitement biologique le plus simple consiste à éliminer les composés organiques tels que sucres, graisses, protéines, etc. Ceux-ci sont nocifs pour l'environnement puisque leur dégradation implique la consommation de l'oxygène dissous dans l'eau nécessaire à la survie des animaux aquatiques. La charge en polluants organiques est mesurée communément par la DBO5 (demande biologique (ou biochimique) en Oxygène sur 5 jours) ou la DCO (Demande Chimique en Oxygène). Les bactéries responsables de la dégradation des composés organiques sont hétérotrophes.
[modifier] Nitrification
Si les réacteurs biologiques permettent un temps de contact suffisant entre les effluents et les bactéries, il est possible d’atteindre un second degré de traitement : la nitrification. Il s’agit de l’oxydation de l’ammoniaque en nitrite, puis en nitrate par des bactéries nitrifiantes. L’ammoniaque est un poison pour la faune piscicole. Les bactéries nitrifiantes sont autotrophes (elles fixent elles-mêmes le carbone nécessaire à leur croissance dans le CO2 de l’air). Elles croissent donc beaucoup plus lentement que les hétérotrophes. Une station d'épuration doit d’abord éliminer les composés organiques avant de pouvoir nitrifier.
[modifier] Dénitrification
Une troisième étape facultative consiste à dénitrifier (ou dénitrater) les nitrates résultants de la nitrification. Cette transformation peut se faire en pompant une partie de l’eau chargée de nitrates de la fin de traitement biologique et la mélanger à l’eau d’entrée, en tête de traitement. La dénitrification se passe dans un réacteur anoxique, en présence de composés organiques et de nitrates. Les nitrates sont réduits en diazote (N2) qui s’échappe dans l’air. Les nitrates sont des nutriments qui sont à l’origine de l’envahissement d’algues dans certaines mers, en particulier la Mer du Nord. La dénitrification se fait généralement sur les petites stations d'épuration dans le même bassin que la nitrification par syncopage (arrêt de l'aération, phase anoxie). Cette étape tend à se généraliser pour protéger le milieu naturel.
[modifier] Traitement par voie physico-chimique
Il regroupe l'aération et le brassage de l'eau mais aussi une décantation secondaire (dite aussi clarification).
À partir de ce dernier élément, l'eau clarifiée est rejetée (sauf traitement tertiaire éventuel) et les boues décantées sont renvoyées en plus grande partie vers le bassin d'aération, la partie excédentaire étant dirigée vers un circuit ou un stockage spécifique.
Le traitement secondaire peut comporter des phases d'anoxie (ou une partie séparée en anoxie) qui permet de dégrader les nitrates.
[modifier] Traitement tertiaire
[modifier] Déphosphatation
Le traitement du phosphore peut être demandé sur les stations supérieurs à 10 000 équivalent habitant. Il peut être demandé sur des plus petites stations d'épuration suivant la sensibilité du milieu récepteur.
Deux types de traitement sont possibles :
- le traitement physico-chimique
- le traitement biologique.
Un traitement biologique complété par un traitement physico-chimique est souvent utilisé.
[modifier] Traitement bactériologique
Le traitement tertiaire n'est pas toujours réalisé. Cette étape permet de réduire le nombre de bactéries, donc de germes pathogènes présents dans l'eau traitée. Elle peut être demandée en zone de baignade ou pour protéger un captage d'eau potable. Ce traitement peut être réalisé par ozonisation ou par un traitement aux UVc.
[modifier] Traitement bactériologique par rayonnement UV
Il existe une certaine variété de systèmes sur le marché. Le principe traditionnel de désinfection par rayonnement UV consiste à soumettre l'eau à traiter à une source de rayonnements UV en la faisant transiter à travers un canal contenant une série de lampes submergées. Depuis quelques années, l'on trouve aussi, surtout pour les petites stations de traitement des eaux usées, un système basé sur des réacteurs monolampe, qui offre des avantages au niveau de la maintenance et des coûts d'utilisation.
[modifier] Traitement par voie physico-chimique
Le traitement tertiaire inclut un ou plusieurs des processus suivants:
- désinfection par le chlore ou l'ozone (pour éliminer les germes pathogènes).
- neutralisation des métaux en solution dans l'eau : en faisant varier le pH de l'eau dans certaines plages, on obtient une décantation de ces polluants.
[modifier] Liens internes
[modifier] Liens externes
- UV pour eaux usées : photos de stérilisateurs UV pour traitement tertiaire.
- Le charbon actif dans le traitement des eaux résiduaires
- Le Retraitement des Eaux Usées : comparaison de différentes techniques de traitement des eaux usées
