Les méthodes de traitement des eaux usées

Méthodes de traitement des eaux usées – Chapitre III

1. Introduction:

L’épuration des eaux usées a pour objectif de réduire la charge polluante qu’elles véhiculent, afin de rendre au milieu aquatique qui est le milieu récepteur une eau de qualité, respectueuse des équilibres naturels et de ses usages futurs.( CHELLE et DELLALE,2008)

Dans une STEP l’épuration des eaux passe par différentes étapes dont on va présenter ci- dessous.

2. Schéma général d’une station d’épuration:

Une station d’épuration peut s’apparenter à une usine de dépollution des eaux usées avant leur rejet en milieu naturel, généralement en rivière. Par sa fonction, elle est installée à l’extrémité d’un réseau de collecte des égouts et en amont du milieu naturel. Elle rassemble une succession de dispositifs, empruntés tour à tour par les eaux usées, chacun de ces dispositifs étant conçu pour extraire au fur et à mesure les différents polluants contenus dans les eaux.

Il existe plusieurs types de filières d’épuration selon le type et la quantité de pollution à traiter. Voici ci-dessous les différentes filières des stations d’épuration domestiques.

Prétraitement

Traitement 1ère

Prétraitement

Traitement 1ère

Prétraitement Prétraitement
Trait 2ère à boue activée Traitement 2ère MBR Traitement Traitement 2ère
Traitement 3ère

Traitement 4ère

Traitement 3ère

Traitement 4ère

Milieu naturel

2ère Lagune

Traitement

4ère

Lit de gravier

Traitement

4ère

Les différentes filières d’épuration pour les eaux usées domestiques
Figure n°2: Les différentes filières d’épuration pour les eaux usées domestiques (S.Vandermeersch,2006)

Voici ci-dessous une vue d’ensemble d’une station d’épuration ainsi qu’un schéma représentatif des différents traitements d’épuration.

L'épuration des eaux usées - Schéma de fonctionnement d'une station d'épuration à boues activées
Figure n°3: Schéma de fonctionnement d’une station d’épuration à boues activées (source : www.ac-grenoble.fr)

3. Les différents traitements des eaux usées

3.1 Le prétraitement

Les dispositifs de prétraitement sont présents dans toutes les stations d’épuration domestiques, quels que soient les procédés mis en œuvre en aval. Ils ont pour but d’éliminer les éléments solides les plus grossiers susceptibles de gêner les traitements ultérieurs ou d’endommager les équipements.

  • Ils se composent de 3 étapes, présentes ou non selon les besoins, à savoir :
  • – Le dégrillage : élimination des déchets volumineux,
  • – Le dessablage : élimination des sables,
  • – Le dégraissage – déshuilage : élimination des corps gras.
3.1.1 Le dégrillage :

Il permet de filtrer les objets ou les détritus les plus grossiers véhiculés par les eaux usées. Son principe consiste à faire passer l’eau brute à travers des grilles composées de barreaux placés verticalement ou inclinés de 60° à 80° sur l’horizontal. Le choix d’espacement des barreaux de la grille est défini par la taille et la nature des déchets acceptés par la STEP.

Un espacement de 10mm (dégrillage fin) maximum est utilisé pour protéger les filières d’épuration des eaux ou des boues spécifiques (décantation lamellaire, centrifugation…).

Plus communément, l’espacement des barreaux est de 2,0 à 2,50 cm pour un dégrilleur mécanique et 3 à 4cm pour un dégrilleur manuel.

La vitesse moyenne de passage de l’eau entre les barreaux est comprise entre 0,6 et 1 m/s. Les déchets récupérés sont compactés afin de réduire leur volume puis stockés dans une benne avant d’être envoyés vers une filière de traitement adapté. (F. MEKHALIF,2009)

3.1.2 Le dessablage :

Il débarrasse les eaux brutes des sables et des graviers par sédimentation, de manière à éviter l’abrasion des pompes et conduites en aval. L’écoulement de l’eau à une vitesse réduite dans un bassin appelé « déssableur » 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. (A. DALOZ,2007)

3.1.3 Le dégraissage – déshuilage :

Le déshuilage est une extraction liquide-liquide tendit que le dégraissage est une extraction solide-liquide. On peut considérer que le déshuilage dégraissage se rapporte à l’extraction de toutes matières flottantes d’une densité inférieure à celle de l’eau. Ces matières sont de nature très diverses (huiles, hydrocarbures, graisses…).

Elles peuvent former une émulsion stable entretenue par le brassage de l’eau ou constituer une phase indépendante non émulsionnée.

Le déshuilage complet nécessite en fait un traitement en deux stades:

  • Prédéshuilage, par opération physique gravitaire sans adjonction de réactifs, réduisant la teneur en HC à environ 15 à 100mg/l, il s’effectue par flottation naturelle des vésicules huileuses émulsionnées. Si l’émulsion n’est pas trop fine (particules supérieurs à 50μm).

Il est réalisé dans différent types d’appareils: déshuileurs longitudinaux conventionnels, à plaques parallèles et circulaires raclés.

  • Déshuilage final: flottation par air dissous où les bulles d’air augmentent la vitesse de remontée des particules grasses et des huiles lorsqu’elles ne sont pas émulsionnées, ou coagulation par sels métalliques ou par électrolytes permettant d’obtenir l’épuration complète. (F. MEKHALIF,2009)

3.2 Le traitement primaire décantation primaire :

La décantation primaire permet d’alléger les traitements biologiques ou chimiques ultérieurs, en éliminant une partie des solides en suspension. L’efficacité du traitement dépend du temps de séjour et de la vitesse ascensionnelle (qui s’oppose à la décantation).

La décantation primaire permet d’éliminer, pour une vitesse ascensionnelle de 1,2 m/h, 40 à 60% des MES, soit 10 à 30 % des virus, 50 à 90 % des helminthes et moins de 50 % des kystes de protozoaires (Faby, 1997).

L’efficacité du traitement dépend du temps de séjour des eaux dans le bassin et de la vitesse de chute des matières en suspension. La décantation des MES entraîne également avec elle des micro-polluants et micro-organismes.

Les eaux usées rejoignent le traitement secondaire par débordement tandis que les boues ainsi formées sont extraites. Elles seront par après mises en décharge ou revalorisées en agriculture selon leur composition.

Dans certains cas, afin d’améliorer le rendement de la sédimentation, un traitement physico- chimique est également réalisé. Il comporte classiquement deux phases :

– Une phase de coagulation/ floculation :

La coagulation est le processus physique par lequel les charges électriques à la surface des particules solides en suspension sont neutralisées par celles, de signe opposé, d’additifs coagulants.

Elle est suivie d’une étape de floculation, qui provoque l’agrégation des petites particules déchargées et la formation de flocs plus gros et plus denses. Cette deuxième phase suppose l’apport d’additifs floculants.

– Une phase de clarification :

Dans cette phase, les particules ainsi formées, ou “flocs”, sont séparées de l’eau par décantation. (S.Vandermeersch,2006)

Selon FAO, (1992) approximativement 25 à 50% de la demande biologique en oxygène (DBO5), 50 à70% du total des solides en suspension (SS) et 65% des graisses et huiles sont éliminés par décantation primaires.

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