Comment fonctionnent les usines de traitement des eaux usées ?

Catégorie: Autres
20 Jan 2023

Les eaux de surface, en particulier les riviĂšres, sont la principale source d’eau Ă  usage domestique et industriel dans la plupart des pays. Une fois l’eau utilisĂ©e, elle est traitĂ©e et renvoyĂ©e vers la riviĂšre, les nappes phrĂ©atiques ou la mer. Pour ĂȘtre plus spĂ©cifique, une usine qui traite les eaux usĂ©es industrielles est appelĂ©e usine d’effluents industriels bien qu’une station d’épuration municipale puisse Ă©galement traiter certains dĂ©chets industriels. Le principal objectif d’une station d’épuration municipale est de traiter les eaux usĂ©es des habitations. L’usine effectue les processus de traitement nĂ©cessaires pour s’assurer que l’eau puisse ĂȘtre rejetĂ©e en sĂ»retĂ© dans l’environnement.

Le procédé de traitement des eaux usées municipales

Les trois principaux types d’usines de traitement des eaux usĂ©es sont la filtration biologique, le fossĂ© de Pasveer (Pasveer ditch) et les boues activĂ©es.

Filtration biologique

Ce type de traitement des eaux usĂ©es utilise un Ă©norme rĂ©servoir cylindrique ou une sĂ©rie de rĂ©servoirs qui ont des piĂšces en plastique ou des pierres. Les rĂ©servoirs sont arrosĂ©s avec les eaux usĂ©es tamisĂ©es via un bras rotatif mĂ©canique qui se dĂ©place sur la surface du lit. Le milieu doit ĂȘtre suffisamment ouvert pour permettre au liquide de le pĂ©nĂ©trer et permettre un accĂšs facile Ă  l’air. Le lit supporte une fine couche de micro-organismes qui aident Ă  dĂ©composer les dĂ©chets organiques. L’effluent qui quitte le lit passe ensuite dans des bassins d’humus oĂč les solides rĂ©siduels se rassemblent. Ces solides sont gĂ©nĂ©ralement Ă©liminĂ©s pĂ©riodiquement lors de l’élimination des boues. Le principal dĂ©fi avec un systĂšme de filtration biologique est la difficultĂ© de contrĂŽler la variation des concentrations ainsi que les quantiles des eaux usĂ©es. Ce n’est donc pas le plus idĂ©al pour les opĂ©rations Ă  grande Ă©chelle.

Boues activées

Ce style de traitement des eaux usĂ©es municipales a Ă©tĂ© inventĂ© en 1914 et est restĂ© populaire Ă  ce jour. Dans cette mĂ©thode, une culture de bactĂ©ries est dĂ©veloppĂ©e dans un grand rĂ©servoir ainsi que sur les voies qui contiennent des eaux usĂ©es dĂ©cantĂ©es. L’oxygĂšne, soit sous forme d’air, soit sous forme d’oxygĂšne pur, est ensuite introduit mĂ©caniquement dans les eaux usĂ©es. Cela contribue Ă  amĂ©liorer le processus d’oxydation. L’oxygĂšne est fourni par deux mĂ©thodes principales;

AĂ©ration mĂ©canique : Cela implique l’utilisation d’agitateurs Ă  la surface du rĂ©servoir. Habituellement, le taux d’aĂ©ration est contrĂŽlĂ© en faisant varier la profondeur d’immersion de l’agitateur.

Diffusion de l’air : La diffusion de l’air se produit lorsque des tuyaux perforĂ©s appelĂ©s diffuseurs sont placĂ©s Ă  la base du rĂ©servoir. L’air est pompĂ© via les diffuseurs, produisant ainsi de petites bulles efficaces pour l’oxydation. Le taux d’oxydation peut ĂȘtre contrĂŽlĂ© en augmentant ou en diminuant la vitesse des compresseurs.

Le fossé de Pasveer (Pasveer ditch)

Ce n’est pas trĂšs courant dans la plupart des rĂ©gions du monde, mais il est trĂšs populaire en Europe continentale. Ce systĂšme est constituĂ© d’un canal de forme ovale de 2 Ă  3 mĂštres de profondeur qui sert Ă  acheminer les eaux usĂ©es aprĂšs avoir subi un traitement primaire. Les eaux usĂ©es sont ensuite aĂ©rĂ©es et mises en circulation dans un fossĂ© Ă  l’aide de rotateurs qui sont montĂ©s Ă  diffĂ©rents endroits sur tout le fossĂ©. La vitesse de rotation sera dĂ©terminĂ©e par la demande en oxygĂšne des eaux usĂ©es.
Les usines de traitement des eaux usées adhÚrent généralement à quatre étapes de traitement

Ă  savoir :

  • Traitement primaire
  • Traitement secondaire
  • Traitement tertiaire
  • Traitement des boues.

Examinons chacun de ces éléments plus en détail.

Traitement primaire dans les usines de traitement des eaux usées

Le traitement primaire aide Ă  Ă©liminer les gros solides comme le limon et le gravier de route. Il s’agit gĂ©nĂ©ralement de la premiĂšre Ă©tape afin d’éviter le blocage et l’endommagement des vannes, pompes, canaux, orifices et autres composants du systĂšme. Les eaux usĂ©es sont tout d’abord transportĂ©es dans un dĂ©canteur, Ă©galement appelĂ© unitĂ© dessablage, aprĂšs quoi elles passent par un tamisage afin d’éliminer les grosses matiĂšres organiques. Cela commence par des tamis grossiers constituĂ©s de barres espacĂ©es de 6 mm, puis suivis par des tamis plus fins et des filtres Ă  tambour. Le criblage est parfois combinĂ© avec la macĂ©ration, qui est le dĂ©chiquetage des eaux usĂ©es brutes, puis suivi d’un processus de concassage des solides en minuscules particules. Les eaux usĂ©es filtrĂ©es sont ensuite passĂ©es dans un bassin de sĂ©dimentation pour dĂ©canter la plupart des matiĂšres en suspension. Les solides dissous et colloĂŻdaux ne sont cependant pas Ă©liminĂ©s, car ils nĂ©cessitent un traitement supplĂ©mentaire qui se produit gĂ©nĂ©ralement au stade secondaire.

Traitement secondaire dans les usines de traitement des eaux usées

Les dĂ©chets d’égouts sont constituĂ©s de dĂ©chets toxiques, organiques et inorganiques. Les dĂ©chets organiques sont gĂ©nĂ©ralement dĂ©composĂ©s par des processus biologiques. Cela implique la fabrication de cultures et d’autres micro-organismes qui se multiplient continuellement dans les bonnes conditions et se nourrissent de dĂ©chets organiques et contribuent Ă©galement Ă  la dĂ©composition de certains produits chimiques. Par exemple, lorsque l’ammoniac est oxydĂ©, il est converti en composĂ©s azotĂ©s comme le nitrate. Ceci est gĂ©nĂ©ralement appelĂ© nitrification. Les dĂ©chets inorganiques peuvent dans une faible mesure ĂȘtre traitĂ©s biologiquement, mais pour la plupart, ils auront besoin d’un traitement chimique. Si l’étape secondaire est effectuĂ©e correctement, le rĂ©sultat sera des eaux usĂ©es traitĂ©es qui ont trĂšs peu de toxicitĂ©.
La croissance de la population microbienne est facilitĂ©e par les nutriments fournis par les eaux usĂ©es brutes. Mais en plus des nutriments, la bonne tempĂ©rature, le pH ainsi que l’oxygĂšne dissous doivent Ă©galement ĂȘtre en place pour que l’environnement soit optimal pour la croissance des bactĂ©ries. En moyenne, l’environnement le plus idĂ©al devrait ĂȘtre d’environ 25 Ă  32 degrĂ©s Celsius, 5,5 Ă  9,5 pH et 2 mgl d’OD.

Traitement tertiaire

Une fois que les eaux usĂ©es ont subi le traitement secondaire, elles sont ensuite transfĂ©rĂ©es pour une filtration finale avant d’ĂȘtre finalement rejetĂ©es dans l’environnement. Ceci est appelĂ© la phase de traitement tertiaire et il a gĂ©nĂ©ralement lieu dans le clarificateur ou le dĂ©canteur. Ce dĂ©canteur est un peu similaire Ă  celui qui est utilisĂ© pour le traitement primaire sauf qu’il est gĂ©nĂ©ralement suivi d’un filtre de polissage. À ce stade, les bactĂ©ries, les virus et les parasites nuisibles sont Ă©galement Ă©liminĂ©s de l’eau. Du chlore est gĂ©nĂ©ralement introduit afin d’éliminer les micro-organismes nocifs de l’eau avant qu’elle ne soit recyclĂ©e ou rejetĂ©e dans l’environnement.

Traitement des boues

Une usine de traitement des boues reçoit pĂ©riodiquement des solides qui ont Ă©tĂ© rĂ©cupĂ©rĂ©s dans des tamis, des piĂšges Ă  sable, des boues excĂ©dentaires et des dĂ©canteurs. Dans les anciennes stations d’épuration, les boues sont transfĂ©rĂ©es vers d’immenses Ă©tendues d’eau oĂč l’eau s’évapore lentement et retourne ainsi au cycle de l’eau. Les solides qui restent sont ensuite brĂ»lĂ©s, enterrĂ©s ou vendus comme engrais. Les installations modernes de traitement des boues utilisent la dĂ©shydratation des boues qui est rĂ©alisĂ©e en utilisant des filtres avant de passer les boues aux digesteurs. Les bactĂ©ries anaĂ©robies se dĂ©veloppent dans ces digesteurs dans les bonnes conditions et contribuent Ă  la dĂ©composition des boues. Le mĂ©thane est l’un des principaux sous-produits de ce processus. Ce mĂ©thane peut ĂȘtre utilisĂ© pour produire de l’électricitĂ© pour une utilisation sur le site.
Dans les stations de traitement des boues complexes, l’étape d’oxydation des boues est prĂ©cĂ©dĂ©e d’étapes de rĂ©duction des nitrates et des phosphates. La rĂ©duction des phosphates est effectuĂ©e pour rĂ©duire les phosphates dans l’effluent final. Il est gĂ©nĂ©ralement rĂ©alisĂ© par l’ajout de sulfate ferrique aux eaux usĂ©es, ce qui oblige les phosphates Ă  coaguler avec du fer. Il permet Ă©galement de former une boue qui peut facilement ĂȘtre acheminĂ©e vers le centre de traitement des boues. Certaines usines peuvent Ă©galement ajouter l’élimination des nitrates juste avant l’étape d’oxydation.

Conclusion

Les stations d’épuration municipales permettent Ă  la plupart des citadins d’avoir l’eau courante dans leurs maisons sans avoir Ă  se soucier de leurs eaux usĂ©es. Les eaux usĂ©es de la cuisine et de la salle de bain quittent la maison et sont introduites dans l’usine oĂč elles sont traitĂ©es pour Ă©liminer les substances toxiques et les agents pathogĂšnes avant d’ĂȘtre rejetĂ©es en toute sĂ©curitĂ© dans l’environnement. Cela contribue donc Ă  maintenir le cycle de l’eau.

À propos de l'auteur

JEAN-SÉBASTIEN GAGNÉ

Président de Bio-Sol

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