Station d'épuration

ÔĽŅ
Station d'épuration

√Čpuration des eaux

L’épuration des eaux est un ensemble de techniques qui consistent à purifier l'eau soit pour recycler les eaux usées dans le milieu naturel, soit pour transformer les eaux naturelles en eau potable.

Sommaire

Eaux usées

Article d√©taill√© : Traitement des eaux us√©es.

Il existe deux techniques principales d'épuration des eaux, s'appliquant tant au traitement des eaux usées qu'à la production d'eau potable. Les techniques physico-chimiques sont par ailleurs essentiellement réservées à l'eau potable. Le dioxyde de chlore, l'ozonation et le sodium sont aussi efficaces.

Ces dernières années, de nombreuses avancées en recherche et développement ont été nécessaires pour faire face à la complexité croissante de la pollution, quelqu’en soit sa source. Les nouveaux engrais mis sur le marché, ainsi que la prise de conscience et l’identification de nouvelles sources de pollutions industrielles mais également pharmaceutiques (résidus de médicaments actifs rejetés par les individus[1]) posent en effet de nouveaux défis technologiques à l’épuration.

Les filières biologiques

Les proc√©d√©s biologiques sont le plus souvent utilis√©s pour le traitement secondaire des eaux r√©siduaires urbaines et industrielles. Dans leur configuration de base, ils sont essentiellement employ√©s pour l‚Äô√©limination des compos√©s carbon√©s pr√©sents sous forme soluble tels que sucres, graisses, prot√©ines, etc, pour lesquels les solutions par voie physico-chimique sont souvent peu efficaces, co√Ľteuses ou difficiles √† mettre en Ňďuvre. Ceux-ci sont nocifs pour l'environnement puisque leur d√©gradation implique la consommation de l'oxyg√®ne dissous dans l'eau et n√©cessaire √† la survie des animaux aquatiques. Le but des traitements biologiques est d‚Äô√©liminer la pollution organique soluble au moyen de micro-organismes, bact√©ries principalement. Les micro-organismes h√©t√©rotrophes, qui utilisent la mati√®re organique comme source de carbone et d‚Äô√©nergie, ont une double action :

  • La mati√®re organique est en partie √©limin√©e sous forme gazeuse lors de la min√©ralisation du carbone avec production de CO2 dans les proc√©d√©s a√©robies et de biogaz (CO2 + CH4) dans les proc√©d√©s ana√©robies,
  • et en partie transform√©e en particules solides constitu√©es de micro-organismes issus de la multiplication bact√©rienne. Ces particules peuvent √™tre facilement s√©par√©es de la phase liquide par des moyens physico-chimiques tels que la d√©cantation par exemple.

Si nécessaire, la transformation des ions ammonium (NH4+) en nitrate (NO3-) ou nitrification peut être réalisée simultanément.

Ces proc√©d√©s peuvent aussi permettre d‚Äô√©liminer l‚Äôazote et le phosphore par voie biologique moyennant la mise en Ňďuvre d‚Äô√©tapes suppl√©mentaires dans la fili√®re de traitement : mise en place d‚Äôun bassin d‚Äôanoxie, d‚Äôun bassin d‚Äôana√©robie, ‚Ķ.

Les diff√©rents proc√©d√©s utilis√©s peuvent √™tre class√©s en fonction des conditions d‚Äôa√©ration et de mise en Ňďuvre des micro-organismes. Ainsi, on distingue :

  • les proc√©d√©s a√©robies √† cultures libres ou boues activ√©es,
  • les proc√©d√©s a√©robies √† cultures fix√©es,
  • les proc√©d√©s ana√©robies √† cultures libres,
  • les proc√©d√©s ana√©robies √† cultures fix√©es.

La charge en polluants organiques est mesurée communément par la demande biochimique en oxygène sur 5 jours (DBO5) ou la demande chimique en oxygène (DCO).

Traitement aérobie

Traitement biologique avec apport artificiel d'oxygène par diffusion de microbulles.

Les filières biologiques aérobies font appel aux micro-organismes naturellement présents dans le milieu naturel pour dégrader la pollution. Elles miment les propriétés d'épuration des sols (filtres plantés de roseaux, filtres à sable) ou des rivières (lagunage, boues activées). L'apport d'oxygène peut être naturel (le vent ou système de cascade) dans les petites installations de lagunage, ou artificiel (turbine ou diffusion de microbulles) dans les stations d'épuration de type "boues activées".

Les bactéries peuvent être libres (boue activée, lagunage) ou fixées (lit bactérien, filtres plantés, filtres à sable, bio-filtre) ou encore biodisques.

Traitement anaérobie

Article d√©taill√© : m√©thanisation.

√Člimination de l‚Äôazote

Si les r√©acteurs biologiques permettent un temps de contact suffisant entre les effluents et les bact√©ries, il est possible d‚Äôatteindre un second degr√© de traitement : la nitrification. Il s‚Äôagit de l‚Äôoxydation de l‚Äôazote ammoniacal en nitrite, puis en nitrate par des bact√©ries nitrifiantes. L‚Äôammoniac est toxique pour la faune piscicole et il g√©n√®re une forte consommation d'oxyg√®ne dans le milieu r√©cepteur. Les bact√©ries nitrifiantes sont autotrophes (elles fixent elles-m√™mes le carbone n√©cessaire √† leur croissance dans le CO2 dissous dans l'eau). Elles croissent donc beaucoup plus lentement que les h√©t√©rotrophes. Une station d'√©puration communale doit d‚Äôabord √©liminer les compos√©s organiques avant de pouvoir nitrifier.

Une troisième étape consiste à dénitrifier les nitrates résultants de la nitrification. Pour cela, il faut pomper 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 nitrate. Le nitrate est réduit en azote moléculaire (N2) qui s’échappe dans l’air sous forme de bulles. Les nitrates sont des polluants qui sont à l’origine de l’envahissement d’algues dans certaines mers, en particulier la Mer du Nord.

Les filières physico-chimiques

Les filières physico-chimiques utilisent des moyens physiques (décantation, flottation, filtres et membranes) et/ou des produits chimiques, notamment des coagulants (Chlorure ferrique, Sulfate d'aluminium…) et des floculants. On les utilise pour certains effluents industriels (toxiques) ou lorsque l'on doit gérer des variations rapides des flux à traiter (cas des stations d'épuration de communes touristiques, ou lorsqu'avec un réseau unitaire on veut faire face à l'arrivée d'eau de pluie). Dans l'état actuel des technologies, les membranes de microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration sont encore réservées à la potabilisation de l'eau.

Dans les installations complexes devant traiter plusieurs paramètres, on peut rencontrer les deux filières simultanément.

Classiquement une station d'épuration urbaine à boues activées comprend les étapes suivantes:

  • pr√©traitement : d√©grillage, dessablage, d√©shuilage
  • traitement primaire : simple d√©cantation avec r√©cup√©ration des boues et √©cr√©mage des flottants.
  • traitement secondaire : a√©ration et brassage, d√©cantation secondaire (dite aussi clarification). √Ä partir de ce dernier √©l√©ment, l'eau clarifi√©e est rejet√©e (sauf traitement tertiaire) et les boues d√©cant√©es sont renvoy√©es en plus grande partie vers le bassin d'a√©ration, la partie exc√©dentaire √©tant dirig√©e vers un circuit ou un stockage sp√©cifique.
  • √©ventuellement traitement tertiaire de coagulation-floculation ou de d√©sinfection par le chlore ou l'ozone (pour √©liminer les germes pathog√®nes).

Le traitement secondaire peut comporter des phases d'anoxie (ou une partie séparée en anoxie) qui permet de dégrader les nitrates.

Les filières de traitement de l'eau peuvent comporter une étape finale, dite "traitement tertiaire", incluant un ou plusieurs des processus suivants:

  • d√©sinfection par le chlore ou l'ozone (pour √©liminer les germes pathog√®nes).
  • Les m√©taux en solution dans l'eau peuvent √™tre neutralis√©s : en faisant varier le pH de l'eau dans certaines plages, on obtient une d√©cantation de ces polluants.

Mais chaque étape produit à son tour des sous-produits qu'il faut également éliminer: déchets grossiers, sables et surtout les boues constituées de bactéries mortes.

Donc, en parall√®le du circuit de traitement de l'eau, les usines de d√©pollution comportent √©galement une cha√ģne de traitement des boues. Le but du traitement des boues est de stabiliser ces boues (les rendre inertes) par un moyen qui peut-√™tre physico-chimique avec par exemple de la chaux, ou biologique en laissant s√©journer la boue dans des "digesteurs" (gros stockeur chauff√© et brass√© en ana√©robie). Le traitement comprenant ensuite des ouvrages de d√©cantation (on parle alors d'√©paississement), de stockage et de d√©shydratation (presse, filtre-presse, centrifugeuse), voire de s√©chage, la valorisation en biogaz, ou m√™me d'incin√©ration. Les m√©taux en solution dans l'eau peuvent √™tre neutralis√©s : en faisant varier le pH de l'eau dans certaines plages, on obtient une d√©cantation de ces polluants. La digestion des boues produit du m√©thane (CH4), commun√©ment appel√© gaz de ville, qui lorsqu'il est produit en assez grande quantit√© est utilis√© comme √©nergie (production √©lectrique, chaudi√®re, etc.), et de l'hydrog√®ne sulfur√© (H2S), qui peut provoquer des asphyxies en milieu confin√©.

Lorsque les boues d'épuration sont exemptes de produits toxiques, on peut les recycler en agriculture moyennant un conditionnement propre à faciliter leur manutention et leur entreposage sur site (traitement à la chaux). Lorsqu'elles sont polluées, il est nécessaire de les mettre en décharge. Une solution élégante pour les collectivités locales est de les composter avec les résidus verts ou de réaliser une méthanisation pour produire du biogaz. Dans d'autres pays, les filières d'élimination peuvent varier. En Suisse par exemple, la mise en décharge de boues est interdite et la valorisation agricole a pris fin le 1er octobre 2006 (avec prolongation de deux ans dans certains cas) ceci en raison des risques pour la santé et les sols et en vertu du principe de précaution. La seule filière autorisée est l'élimination thermique (usines d'incinération des ordures ménagères, cimenteries).

Enfin, un troisième circuit (facultatif) assure le traitement de l'air pollué. Il peut être lui aussi biologique ou chimique.

Assainissement collectif - assainissement non-collectif

Article d√©taill√© : Assainissement non collectif.

Notion réglementaire

Distinction √©tablie par l'article L.2224-8 du code g√©n√©ral des collectivit√©s territoriales, concernant l'√©puration des eaux us√©es domestiques. L'assainissement collectif est celui qui est pris en charge int√©gralement par la collectivit√© (la commune, ou l'√©tablissement public de coop√©ration intercommunale - EPCI - auquel elle a d√©l√©gu√© cette comp√©tence): collecte, transport, traitement, rejet dans le milieu naturel des eaux trait√©es, et √©limination des sous-produits. L'assainissement non-collectif est celui qui ne b√©n√©ficie pas de cette prise en charge. La commune a n√©anmoins l'obligation d'en exercer le contr√īle (contr√īle de conception, d'ex√©cution, de bon fonctionnement, de bon entretien) et peut, si elle le souhaite, en prendre en charge l'entretien.

L'article L.2224-10 impose aux communes de définir, sur l'ensemble de leur territoire, les zones qui relèveront de l'assainissement collectif ou non-collectif.

Notion technique

Les techniques d'assainissement collectif sont décrites ci-avant. Il n'y a pas de technique d'assainissement non-collectif à proprement parler, puisqu'il s'agit d'une notion réglementaire, et non technique. Cependant, pour l'épuration des eaux usées d'une habitation individuelle (quelques habitants), il existe des techniques spécifiques, que l'on qualifiera d'assainissement individuel, ou autonome. Ces techniques font exclusivement appel à des filières biologiques. Quatre éléments dans une installation d'assainissement autonome:

  • Collecte: il s'agit de faire sortir les eaux us√©es de l'immeuble, pour les guider vers le point o√Ļ le pr√©traitement aura lieu. C'est donc l'ensemble des tuyaux d'√©coulement depuis chacun des points d'eau de l'immeuble.
  • Pr√©traitement: l'objectif est de changer la nature des eaux us√©es pour rendre possible leur √©puration par la fili√®re de traitement √† l'aval vers laquelle elles vont √™tre ensuite dirig√©es. Les eaux sont dirig√©es, en sortie d'immeuble, vers un grand r√©cipient ferm√© et la plupart du temps enterr√©, nomm√© "fosse toutes eaux" ou fosse sceptique toutes eaux (en comparaison aux anciennes installations qui ne poss√©daient qu'une fosse sceptique le plus souvent de 1,5 m3 ne recevant que les eaux vannes : eaux des WC, les autres eaux √©taient rejet√©es directement dans le puisard ou le foss√© suivant les r√©gions). Dans cette fosse, les flottants (dont graisses) seront retenus, les particules solides lourdes √©galement (elles tombent au fond), et des processus de fermentation (notamment les bact√©ries ana√©robies) liqu√©fient les mati√®res solides organiques, et cassent les cha√ģnes macromol√©culaires. Un certain abattement de pollution a d√©j√† lieu dans la fosse, par la r√©tention des flottants et des mati√®res solides. Il peut atteindre 30%. en amont de la fosse, il est recommand√© de poser un bac d√©graisseur pour √©viter les colmatages des canalisations (longueur importante et pente faible) et les apports importants de graisses dans la fosse, nuisibles au pr√©traitement. Ce bac qui poss√®de aussi un panier pour r√©cup√©rer les solides est pos√© sur le conduit arrivant de la cuisine, il doit √™tre nettoy√© r√©guli√®rement ("facile" par l'utilisateur) .
  • Traitement: En sortie de fosse, les effluents sont dirig√©s vers un filtre (colonies bact√©riennes sur support fix√©, voir plus haut) qui assure l'√©puration. Compos√© de sable, il doit √™tre a√©r√© en permanence pour permettre la respiration des bact√©ries a√©robies √©puratrices. Il ne doit donc pas √™tre trop enterr√©, et la surface qui le recouvre ne doit √™tre ni compact√©e, ni imperm√©abilis√©e (goudron ou ciment sont proscrits). La r√©partition des effluents dans le filtre est permise par l'√©coulement des eaux dans une s√©rie de tuyaux perfor√©s (drains) qui recouvrent le filtre.
  • √Čvacuation: selon la configuration du sol (ex : couche imperm√©able) une √©vacuation des eaux trait√©es peut √™tre n√©cessaire, le plus souvent la r√©ception des eaux apr√®s leur traitement dans un lit de sable se fait par un autre r√©seau de drains situ√© en dessous (environ 0,80 m) qui collecte et √©vacue les eaux trait√©es vers un exutoire (ex: tertre d'infiltration drain√©).

Production d'eau potable

Article d√©taill√© : Production d'eau potable.

√Čpuration en France et en Europe

En aval de Paris, dans les Yvelines, la station d'épuration Seine-Aval d'Achères traite les eaux-usées de 6 millions de Franciliens. Cette station ne respectait pas, en 2007, une directive adoptée en 1991, sur le traitement des eaux résiduaires urbaines [2].

  • Amphitria (France), une station d'√©puration varoise, est √† ce jour la seule usine du bassin m√©diterran√©en √† √™tre conforme √† la r√©glementation europ√©enne.

Selon Roberto Andreozzi, de l‚ÄôUniversit√© de Naples Federico II, : ¬ę L‚Äôattention accord√©e jusqu‚Äôici par les gouvernements et les scientifiques √† l‚Äôimpact des produits pharmaceutiques sur l‚Äôenvironnement peut √™tre qualifi√©e de faible ou n√©gligeable ¬Ľ et ¬ę dans les effluents analys√©s, nous avons relev√© la pr√©sence de 26 agents pharmaceutiques appartenant √† six classes th√©rapeutiques : des antibiotiques, des b√©ta-bloquants, des antiseptiques, des anti√©pileptiques, des anti-inflammatoires et des r√©gulateurs de lipides ¬Ľ [3].

Bien qu'interdit par la loi (notamment la loi littoral de 1986), on trouve exceptionnellement quelques stations d'épurations dans des sites sensibles (site classé, site Natura 2000, zone littorale, etc.) comme Amphitria située au Cap Sicié ou bien la future station de Saint-Jean-de-Luz, Ciboure et Urrugne [4]

Limites et problèmes

Beaucoup de stations d'√©puration ont permis de r√©els progr√®s en mati√®re de qualit√© d'eau, mais elles ne peuvent g√©n√©ralement traiter correctement les nitrates et/ou les phosphate, ni certains types de virus ou bact√©ries, et aucune des stations classiques n'est capable de suffisamment d√©grader nombre des perturbateurs endocriniens qui y entrent. Des lagunages tertiaires et/ou une √©puration tertiaire par un taillis courte rotation de saule ont √©t√© efficacement test√©s, mais ne se d√©veloppent que tr√®s lentement (moins de 1% des STEP en France). Certaines STEP sont obsol√®tes, ou d√©bord√©es √† certaines √©poques ou par des flux d'eaux pluivales en cas de crues. Enfin, apr√®s le traitement de l'eau se pose le probl√®me du devenir des boues d'√©puration (parfois significativement contamin√©es par des polluants non d√©gradables, qui, si ces boues sont mal g√©r√©es, peuvent plus tard rejoindre les eaux superficielles ou la nappe phr√©atique) ; Mieux l'eau est √©pur√©e, plus les boues contiennent de toxiques si en amont, les produits non biod√©gradables n'ont pas √©t√© √©limin√©s des fili√®res risquant de polluer l'eau. Les stations d'√©puration des communes qui vivent des sports d'hivers ou de stations baln√©aires doivent g√©rer des pics de brutaux fr√©quentations, ce qui est techniquement d√©licat.

Paradoxalement, certaines stations polluent. Ainsi plus d'un an apr√®s que Thames Water (l'entreprise de l‚Äôeau britannique) ait en septembre 2007 gravement pollu√© la rivi√®re Wandle par du chlore √† l'occasion du nettoyage d‚Äôune de ses stations d‚Äô√©puration, sans avoir imm√©diatement alert√© les autorit√©s, l‚ÄôAgence de l‚Äôenvironnement britannique a annonc√© que ¬ęEn 2007, les compagnies de l‚Äôeau ont √©t√© (au Royaume-Uni) responsables du cinqui√®me des pollutions s√©rieuses, caus√©es par la mauvaise maintenance, la surexploitation ou l‚Äôobsolescence des stations d‚Äô√©puration¬Ľ [5]

Notes et références

  1. ‚ÜĎ Article sur les pollutions d'origine pharmaceutique
  2. ‚ÜĎ Bruxelles critique le traitement des eaux us√©es pratiqu√© en France, LE MONDE, 10 octobre 07.
  3. ‚ÜĎ Pour que soigner ne rime plus avec polluer, RTD info, num√©ro 40 de f√©vrier 2004.
  4. ‚ÜĎ Arr√™t√© du 30 novembre 2007 portant autorisation exceptionnelle en vue de la construction d'une station d'√©puration des eaux us√©es avec rejet en mer sur le territoire de la commune d'Urrugne (Pyr√©n√©es-Atlantiques), J.O n¬į 290 du 14 d√©cembre 2007
  5. ‚ÜĎ d√©claration de Ed Mitchell, patron de l‚Äôagence anglaise de l'environnement au journal The Guardian, repris par une br√®ve du Journal de l'environnement intitul√©e Pollution au chlore en Grande-Bretagne: une amende insuffisante 28/01/2009

Voir aussi

Articles connexes

  • Lagunage
  • M√©thanisation
  • Boues d'√©puration
  • Recyclage des eaux us√©es
  • (en) Sewage treatment : L'√©puration des eaux telle qu'elle est d√©crite sur la Wikip√©dia anglophone poss√®de des diff√©rences avec ce qui est pr√©sent√© dans cet article, en raison de l'utilisation du proc√©d√© de m√©thanisation qui dig√®re la pollution et l'aseptise. L'√©limination des nitrates vient ensuite. Ce proc√©d√©, tr√®s r√©pandu dans les ann√©es 1960, n'est pratiquement plus utilis√© en France pour les effluents urbains. En Europe, la priorit√© est donn√©e √† l'√©limination des nitrates, ce qui n'est pas forc√©ment le cas dans tous les pays.

Liens externes

  • Portail de l‚Äôeau Portail de l‚Äôeau
  • Portail de l‚Äôenvironnement et du d√©veloppement durable Portail de l‚Äôenvironnement et du d√©veloppement durable
  • Portail de la chimie Portail de la chimie
Ce document provient de ¬ę %C3%89puration des eaux ¬Ľ.

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Station d'épuration de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Station d‚Äô√©puration ‚ÄĒ √Čpuration des eaux L‚Äô√©puration des eaux est un ensemble de techniques qui consistent √† purifier l eau soit pour recycler les eaux us√©es dans le milieu naturel, soit pour transformer les eaux naturelles en eau potable. Sommaire 1 Eaux us√©es 1.1… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Station d'√Čpuration des eaux us√©es d'Aire ‚ÄĒ Die Anlage von oben, im linken Bildteil die Reaktoren, im Vordergrund die Verwaltung und am Rh√īneufer die M√ľllverladung ‚Ķ   Deutsch Wikipedia

  • Station d‚Äô√Čpuration des eaux us√©es d‚ÄôAire ‚ÄĒ Die Anlage von oben, im linken Bildteil die Reaktoren, im Vordergrund die Verwaltung und am Rh√īneufer die M√ľllverladung ‚Ķ   Deutsch Wikipedia

  • Micro-station d'√©puration ‚ÄĒ Stock de micro stations √† boue activ√©e. Une micro station d‚Äô√©puration est une solution de traitement des eaux us√©es domestiques. Elle fonctionnent selon le m√™me principe qu une station d‚Äô√©puration urbaine, gr√Ęce √† un proc√©d√© dit ¬ę √† boue… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Seine-Aval (station d'epuration) ‚ÄĒ Seine Aval (station d √©puration) Seine Aval est la plus grande station d √©puration francilienne, sur le territoire des villes d Ach√®res et de Saint Germain en Laye, dans sa plus grande partie. Cette usine qui traite les effluents d une partie de… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Service d'assistance technique aux exploitants de station d'√©puration ‚ÄĒ En France, le Service d assistance technique aux exploitants de station d √©puration (SATESE) est un service du conseil g√©n√©ral subventionn√© par les Agences de l Eau, qui conseillent les maitres d ouvrage et exploitants de stations d √©puration.… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Seine-Aval (station d'√©puration) ‚ÄĒ 48¬į 58‚Ä≤ 25‚Ä≥ N 2¬į 09‚Ä≤ 56‚Ä≥ E / 48.973747, 2.165544 ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • Epuration des eaux ‚ÄĒ √Čpuration des eaux L‚Äô√©puration des eaux est un ensemble de techniques qui consistent √† purifier l eau soit pour recycler les eaux us√©es dans le milieu naturel, soit pour transformer les eaux naturelles en eau potable. Sommaire 1 Eaux us√©es 1.1… ‚Ķ   Wikip√©dia en Fran√ßais

  • √©puration ‚ÄĒ [ epyrasj…ĒŐÉ ] n. f. ‚ÄĘ 1606; de √©purer 1 ‚ô¶ Action d √©purer. ‚áí purification; d√©puration. √Čpuration des eaux us√©es, des eaux d √©gout (‚áí clarification, filtrage, filtration) . Bassin d √©puration, station d √©puration. √Čpuration des huiles, des… ‚Ķ   Encyclop√©die Universelle


Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.