Études des méthodes de traitement des eaux usées

Études des méthodes de traitement des eaux usées

Le traitement des eaux usées 

Le principe de l’épuration des eaux usées urbaines est basé, dans la plupart des cas, sur la dégradation biologique aérobie des pollutions présentes dans les eaux usées. Dans la nature, les microorganismes présents dans les rivières et dans les sols effectuent spontanément une biodégradation de la pollution des eaux, c’est le phénomène d’autoépuration. Les stations de traitement des eaux usées ne font qu’au final d’imiter la nature mais dans un espace plus confiné où les processus biologiques de dégradation de la pollution sont amplifiés et intensifiés. Parmi les procédés biologiques, on distingue essentiellement :
– Les procédés à cultures libres où les microorganismes épurateurs sont présents librement dans l’eau.
– Les procédés à cultures fixées où les microorganismes sont fixés sur un support solide.

D’autres techniques, utilisées dans les zones rurales, sont des copies d’écosystème naturel de type zone humide associant eaux, sols et végétaux. Mais peu importe les méthodes utilisées pour le traitement des eaux usées, elles contiennent toutes les étapes décrites ci-dessous :

Les prétraitements et traitements primaires

Les prétraitements permettent d’éliminer les déchets de taille importante à l’aide d’une grille. Les déchets retenus sont en générale, les déchets supérieurs à 10 mm de diamètre. Les traitements primaires permettent d’éliminer, dans un premier temps, les MES (Matières En Suspension) les plus lourdes, c’est-à-dire, les MES qui ont une densité supérieure à l’eau. Les traitements primaires permettent, dans un second temps, d’éliminer les huiles et graisses présentent dans les eaux usées.

Les traitements secondaires

Les traitements secondaires permettent, quand l’épuration est biologique, d’éliminer la pollution carbonée présente dans l’eau par des microorganismes chimiotrophes. Ces traitements font diminuer la DCO (Demande Chimique en Oxygène), la DBO5 (Demande Biologique En Oxygène pendant Cinq jours) et les MES.

Les traitements tertiaires 

Les traitements tertiaires permettent d’éliminer les matières azotées et phosphorées présentent dans l’eau quand la station est en zone plus stricte. On peut prendre par exemple les zones sensibles qui sont des zones particulièrement sensibles aux pollutions, notamment celles qui sont sujets à l’eutrophisation et dans lesquelles les rejets de phosphore, d’azote ou de ces deux substances doivent être réduits. Les traitements tertiaires permettent également d’augmenter les rendements d’élimination de la pollution carbonée et de désinfecter l’eau traitée lorsque qu’elle est rejetée à proximité des zones de baignade.

Les traitements des boues

Les traitements des boues permettent de réduire la siccité des boues, c’est-àdire à réduire leur teneur en eau pour, au final, réduire leur volume. Ils permettent également de les stabiliser pour éviter leur fermentation.

Le lagunage

La technique de l’épuration par lagunage consiste à faire circuler lentement un effluent, préalablement dégrillé, dans une succession de bassins peu profonds, appelés lagunes. Les lagunes sont au nombre minimum de trois et sont connectées en cascade.

La matière organique est partiellement dégradée au cours de son cheminement dans les bassins via les microorganismes aérobies. L’oxygène qui est nécessaire aux bactéries épuratrices est en partie apporté par photosynthèse grâce aux algues qui se développent dans les bassins.

Le lagunage naturel demande beaucoup de surface de terrain mais a le coût de construction le plus faible. L’entretien du système consiste à un curage tous les cinq ans environ des lagunes et à la tonte des abords.

Les boues activées

La technique des boues activées est la méthode la plus répandue pour les agglomérations de plus de deux mille habitants. En effet, ce procédé est le plus efficace pour éliminer la pollution azotée et phosphorée. La dégradation aérobie de la pollution s’effectue par un mélange des microorganismes épurateurs présents dans les boues et de l’effluent à traiter. Les phases « eaux épurées » et « boues épuratrices » sont ensuite séparées par gravité dans un décanteur. Pour éliminer le phosphore, un traitement par précipitation avec ajout de réactif (le plus souvent, du chlorure ferrique FeCl3) est en général requis pour atteindre des bons rendements. Mais les filières de types boues activées sont, en général, peu utilisées dans les petites collectivités en raison de leur complexité et du coût de leur entretien.

Les disques biologiques 

Le procédé d’épuration par disques biologiques est un procédé par culture fixée. Les microorganismes se développent et forment un film biologique épurateur à la surface d’une batterie de disques de deux à trois mètres de diamètre semiimmergés où l’eau à traiter circule. Au cours de la rotation des disques, le biofilm fixé est alternativement mis en contact avec l’oxygène de l’air et de la pollution à dégrader. L’effluent est préalablement décanté afin d’éviter tout colmatage des matériaux supports. Les boues qui se décrochent sont ensuite séparées de l’eau traitée par décantation dans un clarificateur.

Les filtres plantés de roseaux 

Le principe d’épuration par les filtres plantés de roseaux est basé sur le principe du développement d’une biomasse aérobie fixée sur un sol artificiel. Il existe de nombreuses combinaisons possibles mais la filière principale est la filière classique qui comporte deux étages verticaux en série. Le premier étage est alimenté avec des eaux brutes simplement dégrillées. En effet, les systèmes de traitement primaire ne sont pas nécessaires. Le colmatage des filtres par les dépôts est évité grâce à l’action mécanique des tiges des roseaux sous l’action du vent. Les lits du deuxième étage apportent un complément de traitement dont le but est d’assurer une dégradation complète de la pollution azotée. Ce type de traitement a, en général, un coût plus élevé que les stations à lagunage. L’entretien consiste à couper les roseaux annuellement. Il n’y a pas d’évacuation de boues liquides, les boues déshydratées (assimilables à du compost) sont évacuées tous les dix ans environ. Cette filière est actuellement la plus utilisée en milieu rural du fait de sa facilité d’entretien et de son faible coût d’exploitation.

Les lits bactériens

Le principe d’épuration par lit bactérien est un procédé par culture fixée. Après les traitements primaires, l’eau arrive sur un lit de matériaux poreux où les microorganismes épurateurs peuvent si fixer. L’oxygène est apporté par aération du lit bactérien. Après avoir traversée le lit bactérien, l’eau va aller dans un décanteur qui va séparer l’eau traitée et les boues. Ce système est majoritairement utilisé pour les eaux très chargées qui peuvent provenir, par exemple, d’industrie agroalimentaire.

Table des matières

Introduction
Partie I : État initial du terrain d’étude
1- Présentation de la commune de Bagneaux
2- La gestion de l’eau au sein de la commune
3- Les contraintes du site
Partie II : Le traitement des eaux usées pour la commune de Bagneaux
1- Études des méthodes de traitement des eaux usées
2- Choix de la méthode retenue pour la commune de Bagneaux
Partie III : La conception de la station de traitement des eaux usées
1- Réalisation d’une station à filtre plantée de roseaux
2- Étude financière
Conclusion
Bibliographie
Index des sigles
Annexes

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