Ce chapitre ne donnera qu'un aperçu des traitements
permettant d'obtenir une eau épurée à
partir d'une eau usée (eau d'origine urbaine).
Les procédés seront évoqués dans leurs
grandes lignes, en conformité avec la garantie de
confidentialité des procédés brevetés ou
non par des sociétés.
Certains étant rentrés dans le domaine public (livres,
brochures, articles, web) pourront être plus
détaillés.
Nota : au niveau des systèmes et du matériel, ce
chapitre est loin d'être exhaustif...
Généralités.
Les eaux usées urbaines sont
généralement soumises dans les stations
d'épuration à :
des prétraitements de :
éventuellement, un traitement primaire dedécantation, et à un traitement secondaire, le plus souventbiologique par :
enfin, parfois à un traitement tertiaire :
L'épuration biologique, couramment utilisée
pour dépolluer les eaux résiduaires, est une technique
efficace, écologique et qui ne cesse d'évoluer. Elle
consiste "à copier la nature" en accélérant et
en amplifiant artificiellement les capacités
autoépuratrices des milieux aquatiques.
Concentrées dans des ouvrages adaptés, les
micro-organismes naturellement présents dans l'eau,
transforment la pollution en l'utilisant pour leur propre croissance
et en la minéralisant.
Découverte à la fin du 19ème siècle,
latechnique par culture libre, appelée
également
boues activées est encore la plus
pratiquée. Utilisée à l'origine pour
éliminer la pollution carbonée, elle est aujourd'hui
exploitée pour traiter simultanément l'azote et le
phosphore.
Les améliorations apportées par les constructeurs
tendent pour l'essentiel à fiabiliser les résultats et
à réduire les volumes nécessaires.
L'utilisation de logiciels informatiques permet par ailleurs,
d'ajuster très précisément la dimension des
installations à la nature de l'eau et des polluants.
Le développement récent de procédés, qui
associe des boues activées à une membrane (souvent
immergée) a fait considérablement progresser la
technologie.
Les procédés plus classiques se distinguent quant
à eux par leur conception qui favorise notamment la souplesse
de fonctionnement et l'optimisation des coûts.
Le principe d'aération séquencée (AZENIT® ,
OTV) autorise par exemple l'élimination totale de l'azote dans
un seul et même bassin.
L'utilisation des systèmes de régulation assure une
gestion idéale des besoins en oxygène et une
économie substantielle en énergie. L'alimentation
étagée permet une adaptation maximale aux variations
qualitatives ou quantitatives de l'effluent à traiter.
Traitement
secondaire.
< raccourcis pour, Traitement
primaire, Traitement
tertiaire >
Le traitement secondaire est une technique de
réduction biologique de la
matière organique restant dans le flux liquide après
élimination de 40 à 60 % des solides en suspension
et de 20 à 40 % de la DBO5 par les procédés
physiques du traitement primaire.
Les procédés microbiens habituellement utilisés
sont aérobies, c'est-à-dire que les organismes agissent
en présence d'oxygène dissous. Le traitement secondaire
est en fait une technique qui exploite et accélère le
processus naturel d'élimination
des déchets. En présence d'oxygène, les
bactéries aérobies transforment la matière
organique en composés stables, tels que le dioxyde de carbone,
l'eau, les nitrates et les phosphates. La production de nouveaux
matériaux organiques est le résultat indirect du
traitement biologique, et cette matière doit être
éliminée avant que les eaux usées ne parviennent
dans le milieu collecteur.
Le traitement secondaire peut faire appel à plusieurs autres
procédés, soit :
- les bassins de stabilisation,
- les boues activées,
- la filtration par percolation.
1 - Bassin de
stabilisation.
Autre forme de traitement biologique nécessitant de vastes
superficies, par conséquent habituellement mis en œuvre
dans des zones rurales. Les bassins facultatifs, ou ceux fonctionnant
dans des conditions mixtes, sont les plus répandus. Ils ont
une profondeur de 0,6 à 1,5 m et s'étendent sur
plusieurs hectares. Dans la zone la plus profonde, là
où se décomposent les solides, les conditions sont
essentiellement anaérobies.
La zone proche de la surface est aérobie, ce qui permet
l'oxydation de la matière organique dissoute et
colloïdale.
Une réduction de 75 à 85 % de la DBO5 peut
être atteinte.
2 - Boues
activées.
Procédé aérobie
au cours duquel les particules gélatineuses des bouessont en
suspension dans une cuve d'aération et alimentées en
oxygène. Les particules de boues activées (flocs), se
composent de de bactéries se multipliant rapidement et
liées entre elles par un dépôt visqueux.
La matière organique est absorbée par le floc et
transformée en produits aérobies. La réduction
de la DBO5 est de l'ordre de 60 à 85 %.
Dispositif annexe important de toute installation ayant recours aux
boues activées ou au filtre percolateur, le second
clarificateur sépare les bactéries du flux liquide
avant évacuation.
Paramètres de contrôle du système :
Débit (Q) :
C’est le volume par unité de temps (en m3/j - m3/h ou
l/s).
Concentration (C) :
C’est une masse par unité de volume (en mg/l - g/l =
kg/m3),
Ce paramètre renseigne sur la qualité de
l’effluent.
Par exemple C en kg/m3 de MES ou matières en suspension) ou C
en kg/m3 de MVS ou matières volatiles en suspension.
Nota : MVS = matières organiques = matières
actives des boues.
Flux (ou charge) (F) :
C’est le produit du débit (Q) par la concentration (C)
(kg/j) > F = C x Q
(attention à maintenir des unités identiques : kg/m3 x
m3/j = kg/j).
C’est un paramètre important qui renseigne sur la quantité de pollution.
Exemple.
une concentration en matières de suspension (MES) de 300 mg/l,
et un débit Q de 200 m3/j, donnera un flux de
matières en suspension de :
(concentration C = 300 mg/l = 300 g/m3 = 0,3 kg/m3)
F = C x Q > 0,3 x 200 = 60 kg/j.
Charge hydraulique :
C’est le rapport du débit reçu sur la
capacité hydraulique nominale de la station. Elle
s’exprime en % de la capacité nominale.
Exemple : une station de capacité nominale 500 m3/j
reçoit un débit de 100 m3/j.
Charge hydraulique : 100/500 = 0.2, soit 20 %
Charge organique :
C’est le rapport de la pollution reçue sur la
capacité nominale de la station elle s’exprime en % du
flux nominal en DBO5.
Exemple : une station de capacité nominale 1000 kg DBO5/j
reçoit une charge en pollution de 300 kg DBO5 /j,
Charge organique = 300/1000 = 0.3, soit 30 %
Rendement épuratoire de station :
C’est le rapport de la pollution éliminée dans
la station sur la pollution reçue. Il définit donc les
performances de la station.
Exemple : la station reçoit une charge en matières
en suspension de 1000 kg DBO5/j, et si elle rejette une charge de 50
kg/j. Le rendement épuratoire sera de [1000 –
50]/1000 = 0.95, soit 95 %
Charge massique (Cm) :
C’est le rapport de la charge en DBO5 reçue, sur la
quantité de boues présente dans le bassin
d’aération.
Soit (nourriture/boues) > kg DBO5 reçue/kg / boues kg MVS
(bassin d’aération) :
Elle caractérise l’équilibre biologique du
traitement.
La charge massique n’est pas stable si l’on travaille sur
la station entière ou sur une moitié de station.
Ainsi il faudra adapter la quantité de boue mise en
recirculation dans les bassins.
En fonctionnement optimal de la station, la valeur Cm sera
constante.
Exemple :
une station équipée d’un bassin
d’aération de 5 000 m3 avec une concentration en boues
activées de 4,2 g/l, et un taux de MVS de 80 % (0.80),
reçoit une charge polluante de 1000 kg DBO5/j .
Quantité de boues = volume du bassin x concentration en MVS > (5 000 x 4,2 x 0,80) = 16800 kg MVS, et :
Charge volumique (Cv) :
C’est le rapport de la charge en DBO5 reçue, sur le
volume du bassin d’aération.
Cv permet d’estimer la capacité du bassin d’aération.
Exemple :
une station équipée d’un bassin
d’aération de 5 000 m3, reçoit une charge
polluante de 1200 kg DBO5/j.
Nota : des charges massique et volumique faibles témoignent
d’un ratio nourriture/boues favorable à une
élimination poussée de la pollution carbonée et
azotée.
On peut distinguer ainsi 5 classes de boues activées
:
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On distinguera le temps de séjour sur le débit moyen
24 h (Q24) et celui sur le débit de
pointe (Qp).
Exemple :
une station équipée d’un bassin
d’aération de 5 000 m3, reçoit un
Q24 de 150 m3/h et un débit de pointe
Qp de 200 m3/h.
Le temps de séjour dans le bassin d’aération sera
de :
Nota : un temps de séjour élevé dans le
bassin d’aération, permettra une élimination
poussée de la pollution carbonée et azotée.
Age des boues (q ) :
L’Age des boues représente le temps de séjour des
boues dans le bassin d’aération : celui-ci est plus
important que le temps de séjour de l’eau à
traiter du fait de la recirculation des boues
décantées.
Il représente donc le temps que mettent la totalité des
micro-organismes du système aérateur-clarificateur
à se renouveler ou population présente dans la
pollution évacuée.
Il correspond au rapport de la quantité de boues
présentes, en kg MS., dans le bassin d’aération
(S) sur la quantité de boues en excès (E) à
évacuer par jour, en kg MS/j :
Taux d’extraction des boues secondaires (1/ q )
Exemple :
une station est equipee d'un bassin d'aeration de 5 000 m3,
. concentration des boues activees : 3g/l,
. concentration des boues en exces : 6 g/l,
.debit d'extraction : 100 m3/j
Taux d’extraction des boues secondaires = 0.04
Nota : un age des boues élevé temoigne d'une boue bien
développée, ce qui est favorable a une bonne
élimination de la pollution.
Croissance bactérienne :
1/ q > µ : lessivage de l’aérateur1/ q < µ : aérateur trop chargé en bactéries
Indice de Mohlman (Im) :
Il permet de contrôler la décantation. Le taux doit
toujours être inférieur à 200
(s’il est supérieur à 200, il y a un
problème de décantation).
Parallèlement, il existe un indice de
décantabilité, l’indice de Molhman dilué
(Id).
Autre critère de stabilité d'un système : les
protozoaires
Les protozoaires sont des organismes fixés au floc et
représentent des traceurs de la qualité de l'eau
grâce à certains paramètres tels que leur
biodiversité et la taille de leur opercule (plus ces
paramètres sont élevés, meilleure est la
qualité de l'eau).
Si le traitement est géré en fonction de tous ces
critères, le diagnostic est complet.
3 - Filtration.
La filtration est un procédé qui donne lieu
à la répartition intermittente d'un flux de
déchets sur un lit ou une colonne d'un certain type de milieu
poreux. Un film gélatineux de microorganismes recouvre le
milieu et se comporte comme un agent extracteur. La matière
organique présente dans le flux de déchets est
absorbée par le film microbien et transformée en
dioxyde de carbone et en eau.
Lorsque la technique du filtre percolateur est
précédée d'une sédimentation, il est
possible d'éliminer environ 85 % de la DBO5
pénétrant dans l'installation.
Exemples de systèmes industriels.
OTV (Veolia Water Technologies), principales
technologies utilisées en traitement secondaire des eaux
usées :
• filtres biologiques aérés (BAF) Biostyr™ pour la nitrification / dénitrification simultanée
• bioréacteurs à membranes immergées (MBR) Biosep™, associant un traitement biologique aérobie (boue activée) et une filtration par membranes immergées
• bioréacteurs à lit fluidisé AnoxKaldnes™ MBBR, pour l'élimination des composés organiques, ainsi qu'en nitrification et dénitrification
• procédé Hybas™, combinant boues activées et procédé biofilm MBBR
• bio-disques rotatifs Ecodisk™, parfaitement adaptés aux besoins des petites municipalités
• Organica FBR™, technologie qui utilise les végétaux pour traiter naturellement les effluents, tout en réduisant les déchets et la consommation énergétique, et produit des rejets d'une qualité supérieure aux normes européennes
•procédé Azenit™ pour l'élimination, par boues activées, de l'azote et/ou du phosphore
• Biodenitro™ & Biodenipho™ pour le traitement
des nitrates et du phosphore
Traitement tertiaire.
< raccourcis pour, Traitement
primaire, Traitement
secondaire >
Niveau de traitement supérieur à celui
apporté par le stade secondaire, un traitement
élaboré des eaux usées peut être
nécessaire si le milieu récepteur de l'eau exige un
traitement plus poussé ou si l'effluent final est
destiné à être réutilisé.
Le terme de traitement tertiaire est souvent utilisé comme
synonyme de traitement élaboré, mais les deux
méthodes ne sont pas exactement identiques. Le traitement
tertiaire est en principe utilisé pour éliminer le
phosphore, alors que le traitement élaboré peut
comprendre des étapes supplémentaires en vue
d'améliorer la qualité de l'effluent en
éliminant les polluants réfractaires.
On dispose de techniques permettant d'éliminer plus de
99 % des solides en suspension et de la DBO5.
Les solides dissous sont réduits par des
procédés, tels que l'osmose
inverse et l'électrodialyse. La
dénitrification et la
précipitation de phosphate (déphosphatation) peuvent
éliminer les éléments nutritifs, responsables en
particulier de la prolifération algale.
Lorsque les eaux usées doivent être
réutilisées une désinfection est indispensable :
on considère le traitement à l'ozone comme la
méthode la plus fiable, mise à part celle de la
chloration finale. Les applications de ces méthodes de
traitement élaboré ainsi que d'autres se
généralisent compte tenu des efforts entrepris pour
préserver l'eau en la réutilisant.
Exemples de systèmes industriels.
OTV (Veolia Water Technologies), principales
technologies utilisées en traitement tertiaire des eaux
usées :
>>> lien sur ces appareils.
Traitement des
odeurs.
Bien que les stations de pompage, d'épuration des eaux et
de traitement des boues contribuent à la protection de
l'environnement, elles peuvent être une source de
nuisances olfactive, visuelle ou auditive, notamment
quand elles sont implantées en ville, dans des zones
résidentielles ou touristiques.
Pour aider les municipalités confrontées à la
problématique des odeurs émises lors du traitement des
eaux usées, les industriels ont investit depuis de nombreuses
années dans la recherche et le développement pour
mettre au point des stations de traitement sans odeur, acceptables
aussi bien par le personnel d'exploitation que par les riverains.
Nature et caractérisation des odeurs.
Une odeur est due à un ensemble complexe de composés
chimiques présents dans l’air, que l’on respire et
que notre système olfactif perçoit, analyse et
décode.
Elle se caractérise par sa qualité, son
intensité et son acceptabilité.
Les eaux résiduaires, chargées en matières
organiques particulaires et dissoutes, en composés
azotés, soufrés et phosphorés, peuvent
générer directement (par
dégagement de composés très volatils) ou
indirectement (suivant un processus biologique de
fermentation en milieu réducteur) des odeurs
désagréables.
Ainsi, les eaux résiduaires urbaines peuvent contenir
jusqu’à 21 composés différents, dont :
Principaux composés olfactifs, responsables des odeurs en
station d’épuration :
Formation.
La formation des odeurs est essentiellement due à des
processus biologiques de fermentation.
1 - Sulfures dissous : résultent de l’activité
métabolique des bactéries sulfatoréductrices.
Quand le milieu s’appauvrit en oxygène dissous et que le
potentiel rédox devient inférieur à
– 200 mV, les bactéries
prolifèrent, catabolisent les composés soufrés
organiques, réduisent les ions sulfates présents et
libèrent les ions sulfures.
Ces bactéries se développent principalement dans la
partie anaérobie du biofilm recouvrant les parois
immergées des ouvrages d’assainissement et dans les
matières en suspension.
Nota : les paramètres contribuant à
l’établissement de conditions anaérobies et par
conséquent au développement de ce type de
bactéries sont :
2 - Composés azotés : proviennent essentiellement de la dégradation biologique de l’urine, des protéines et des acides aminés, ainsi que de l’hydrolyse des composés organiques azotés. Par ailleurs, une deuxième source azotée peut engendrer des odeurs d’ammoniac : lorsque l’on ajoute de la chaux (hydroxyde de calcium) aux boues de station d’épuration, l’azote ammoniacal est transformée en gaz ammoniac NH3 par élévation du pH.
+
H2O3 - Acides, aldéhydes et cétones sont les produits
de la fermentation bactérienne des hydrates de carbone :
acidification (acides butyrique et
valérique) et formation d’aldéhydes
( R-CHO, type formaldéhyde ou méthanal
CH2-CO ) et de cétones (
R1-CO-R2 , type acetone : CH3-CO-CH3
)
Impacts sur la santé publique et
l’environnement.
Les nuisances dues aux odeurs sont multiples. L’impact le plus
cité est la gêne olfactive. La principale source
d’odeur émise dans les réseaux
d’assainissement et dans les stations d’épuration
est le sulfure de dihydrogène H2S
(ou hydrogène sulfuré), dont
l’odeur caractéristique d’oeuf pourri est
perceptible même à faible concentration.
Ces odeurs conduisent à la dégradation des conditions
de travail, à la sécurité du personnel et au
mécontentement des riverains.
Au delà du seuil de saturation des capteurs olfactifs, les
odeurs dégagées par les composés soufrés
ne sont plus perçues : à partir de 150 ppm
(partie par million), les molécules
d’H2S inhibent les nerfs olfactifs, ce qui
présente un danger réel, car aucune odeur ne
s’exprime, mais les risques de toxicité sont latents. Les
effets sur la santé humaine sont donc à prendre en
considération pour traiter le problème.
Exemple des effets sur la santé humaine pour
différentes concentrations de H2S :
Les symptômes vont de la simple irritation à la Valeur
Limite d’Exposition (VLE) jusqu’à la mort à
partir de 500 ppm d’exposition. Dans ce cas, la toxicité
d’H2S est équivalente à celle du cyanure
d’hydrogène HCN.
A cela s’ajoutent des effets sur l’environnement tels que
:
Critère de choix technique.
L’ensemble des données :
- qualité du gaz à traiter (molécules odorantes, matières en suspension, humidité, ..)
- concentrations des composés odorants
- débits
- paramètres physiques (pression, température, …)
permet d’orienter la collectivité locale vers une ou
des techniques possibles de désodorisation.
Si le volume à traiter est très important
(supérieur à 20 000 Nm3/h), le procédé
par lavage peut être conseillé.
Dans le cas de volumes plus faibles, le traitement biologique pourra
être utilisé.
Le traitement par incinération est à éviter,
sauf si un incinérateur est à proximité, et si
la nature des gaz le permet.
Quant à l’adsorption sur charbon actif, elle a
l’avantage de nécessiter moins de volume que le lit de
tourbe par exemple (trois fois moins environ), mais elle est beaucoup
plus onéreuse.
Le manque d’espace peut notamment limiter l’emploi de
biofiltres de désodorisation, des contraintes de hauteur
pouvant limiter l’emploi des épurateurs à
contre-courant, tant chimiques que biologiques.
Les implications de la manipulation de produits chimiques dangereux
dans le cas des épurateurs chimiques doivent être prises
en compte.
Des difficultés d’accès peuvent limiter
l’utilisation de lits d’adsorption et de biofiltres de
désodorisation nécessitant un renouvellement
régulier.
D’autres considérations englobent la présence
d’eau ou d’effluent final, d’électricité
et d’une destination appropriée des liquides.
Critère de choix économique.
Le coût du traitement des odeurs est difficilement
chiffrable.
Faute de législation, le traitement des odeurs n’est pas
obligatoire et considéré trop souvent comme superflu
par les collectivités locales. De plus, le choix du traitement
dépend beaucoup de la situation locale. Plus il est
sophistiqué, plus il coûte cher. Il est évident
qu’une station de traitement intégrée en pleine
ville et demandant quatre tours de désodorisation, aura une
unité de traitement plus coûteuse qu’une
installation du milieu rural.
Quelques notions sont toutefois à noter. En investissement, un
biofiltre est moins cher qu’une unité de traitement
physico-chimique, et même si elle a deux tours. De la
même façon, le coût du traitement des odeurs est
essentiellement dû au confinement (génie
civil).
Quant à l’exploitation, une unité de traitement
physico-chimique, qui utilise des consommables
(soude, chlore, acide sulfurique, électricité)
coûte trois fois plus cher qu’un biofiltre, qui
consomme uniquement un nutriment en faible quantité.
Il est aussi nécessaire d’intégrer la
désodorisation dès la conception de l’usine,
plutôt que de réaliser les modifications sur une
unité existante.
Par exemple, Véolia (Anjou-Recherche) a un logiciel de
dimensionnement des nouvelles stations, qui permet de prendre en
compte ce problème dès la conception de la station
d’épuration.
Une station comme un réseau devrait être conçue
pour limiter la production de composés malodorants.
Des informations portant sur les coûts sont
précisées dans les études de cas et permettent
d’indiquer les coûts d’investissement et
d’exploitation actuels sur des cas précis.
Remarque : le problème des déchets du traitement des
odeurs ne doit pas être éludé. Ainsi, le
lavage chimique produit des boues (piégeage
des particules de l’air vicié) et consomme en
partie des produits chimiques plus ou moins gênants. Dans le
cas du charbon actif, il faut le remplacer ou le
régénérer régulièrement.
Dans le cas des procédés biologiques, il faut apporter
régulièrement de l’eau et des nutriments.
Traitement des odeurs par lavage.
Principe : Le traitement des odeurs par lavage consiste
à transférer des composés odorants de la phase
gazeuse vers la phase liquide. Ce traitement a été mis
au point pour les industries chimiques en premier lieu.
Cette technique met en oeuvre des tours ou colonnes de lavage
fonctionnant à contre-courant et qui sont susceptibles de
traiter des débits d’air vicié variant de 3000
à 200 000 Nm3/h. Le nombre de laveurs et le type de solutions
de lavage utilisé dépendent de la nature, de la
concentration des composés odorants présents et surtout
des contraintes environnementales.
En général, deux à trois colonnes sont mises en
oeuvre. Dans les cas de contraintes extrêmes, il est
nécessaire de mettre quatre laveurs en série.
Souvent, le lavage commence par une solution travaillant en condition
acide (avec ajout d’acide sulfurique), pour l’absorption
des composés azotés. Il se poursuit par une colonne
basique (avec ajout de soude ou potasse), contenant de
préférence un oxydant pour l’absorption des
composés soufrés. Cet ajout permet en outre de
réduire considérablement les coûts en produits
chimiques. Une seconde colonne basique des solvants organiques
s’impose parfois pour l’élimination des mercaptans
et des solvants organiques.
Dans les cas extrêmes, une quatrième colonne travaillant
en conditions neutres ou légèrement basiques et
réductrices (ajout de Na2SO3) peut se
justifier, pour absorber l’excès de chlore
libéré par les étapes oxydantes
précédentes. Il s’agit d’une colonne
d’électrochloration.
L’oxydation pour le chlore est classique : on peut utiliser le
chlore gazeux, l’hypochlorite de soude ou le chlore
électrolytique fabriqué in situ à partir
d’une saumure de NaCl. Le pH de la tour est réglé
à 9 au minimum. Dans le cas d’un double lavage oxydant,
le pH de la seconde colonne où sont détruits les
mercaptans est ajusté à 11.
L’oxydation peut également être
opérée par l’ozone, dont l’usage se
développe en raison des qualités intrinsèques de
ce réactif : grande vitesse de réaction, peu sensible
au pH, sous- produits non odorants. Une seule tour à pH=9
permet d’abattre H2S et les mercaptans.
Avantage(s) / atout(s) :
Inconvénients() / contrainte(s) :
Traitement des odeurs par voie biologique.
Principe : le traitement des odeurs par voie biologique consiste
à transformer les polluants odorants par des microorganismes;
la difficulté consiste à effectuer un bon transfert
entre la phase gazeuse et les micro-organismes.
Schéma de la ou des technique(s) :
Il existe trois types de réacteurs biologiques, mettant en
contact les gaz à épurer avec les micro-organismes
Le bon fonctionnement des bio-filtres requiert le maintien d’un
taux constant d’humidité et l’apport
d’éléments nutritifs.
Lorsque les installations sont bien conduites, le rendement chimique
d’épuration atteint couramment 99 % des composés
soufrés et azotés. Le rendement olfactométrique
quant à lui peut atteindre facilement 96 %.
Cette technologie est intéressante, car elle évite
d’employer des réactifs chimiques de type soude ou
chlore. La seule chose, que l’on injecte sur cette tourbe, ce
sont des nutriments pour le développement de la biomasse. Il
s’agit d’une source de carbone organique, de glucose, de
l’azote et du phosphore.
Il est à noter que tous les constructeurs actuellement
arrivent à une vitesse de filtration supérieure
grâce à des biofiltres à support minéral
(de 500 à 1 000 Nm3/m²/h).
Avantage(s) / atout(s) :
L’avantage du lit bactérien est que la phase liquide
circulant en permanence permet d’ajuster le pH à tout
moment, contrairement au biofiltre, où l’eau ne circule
pas ou peu. (il faut noter qu’une circulation est en outre
souhaitable pour éliminer certains sous-produits
gênants, comme les sulfates, qui peuvent provoquer un colmatage
par précipitation s’ils sont en trop grande
quantité).
Dans le cas des biofiltres, l’acidification du pied de filtre
due à l’épuration des composés
soufrés peut permettre un meilleur transfert des
composés azotés vers les micro-organismes à ce
niveau. Cela permet d’épurer dans un même filtre
l’azote et le soufre, Le pH optimum doit être proche de la
neutralité.
D’une façon générale, on peut retenir les
éléments suivants :
Inconvénients / contrainte(s) :
Traitement des odeurs par adsorption.
Principe : il consiste à piéger - et non à
dégrader - des composés odorants par un composé
solide (adsorbant).
Schéma de la ou des technique(s) :
L’adsorption sur charbon actif est très peu
pratiquée et n’est économiquement valable que pour
les débits faibles. De plus, son efficacité en
désodorisation des effluents de station
d’épuration urbaine est sujette à caution. A cause
de son volume nécessaire important (trois fois
supérieurs au lavage chimique) et du coût des
charbons actifs, cette technique est adaptée aux débits
peu importants.
Les adsorbants possibles sont : alumine activée, gels de
silice, zéolite, charbon actif, compost, tenax, …
Cependant, l’adsorbant le plus utilisé est le charbon
actif, qui adsorbe :
La capacité d’adsorption varie typiquement entre 0 et
25 % de la masse de l’adsorbant.
Le charbon peut être traité pour une meilleure
adsorption de l’ammoniac ou de l’hydrogène
sulfuré. Par ailleurs, le charbon peut devenir le support
d’une flore bactérienne, qui dégradera en partie
les composés adsorbés, permettant une plus grande
durée de vie de l’adsorbant.
Domaine(s) d’application :
Avantage(s) / atout(s) :
Inconvénients() / contrainte(s) :
Traitement des odeurs par incinération.
Principe : consiste en une combustion thermique ou catalytique des
composés odorants.
Schéma de la ou des technique(s) :
La combustion peut être réalisée à haute
température (700 à 1 000°C) : il s’agit de
l’oxydation dite thermique, requérant une forte
consommation de combustible pour maintenir la température de
destruction, un temps de séjour élevé et des
turbulences. On peut aussi utiliser l’oxydation catalytique,
pratiquée à des températures de l’ordre de
300 à 450°C et mettant en oeuvre des catalyseurs à
base soit de métaux précieux (Pt/Pd), soit
d’oxydes métalliques (Cr, Cu).
Malheureusement, les composés soufrés sont des poisons
typiques pour les catalyseurs.
Il faut veiller à ne pas brûler les composés
contenant des éléments susceptibles de
générer des gaz toxiques par oxydation. Dans le cas
contraire, il faut prévoir un traitement des fumées,
qui doit être plus aisé que le traitement des
composés odorants.
L’efficacité du traitement dépend des
paramètres suivants :
Avantage(s) / atout(s) :
Inconvénients() / contrainte(s) :
Nota : ces techniques d’oxydation sont très peu
utilisées et très onéreuses. Les seuls cas
économiquement viables concernent l’oxydation thermique
des effluents viciés dans le four d’incinération
des boues de la station d’épuration, quant elle en
possède un.
Autres traitement des odeurs - Innovations.
Innovatrices dans leur concept, ces techniques sont plus flexibles
dans leur application, s’adaptant à des débits
d’effluents gazeux divers.
Trois techniques sont recensées :
Avantage(s) / atout(s) :
Inconvénient(s) / contrainte(s) :
Exemples de procédés industriels.
OTV (Veolia Water Technologies),
principales technologies utilisées en traitement des odeurs
:
(> lien
général sur les appareils)
dont,
Degrémont-Erpac,
Cosmos, Murque-Seigle, TES, Farmatic, Monashell (commercialisé
par Bord Na Mona Environmental), C2D, BEN commercialisé par
Gerfo et Martin.
Dixwell, Europe Environnement, Murgue-Seigle, Sidac, F-TEC Industrie,
Sifa, Trouw, Gist Brocades, Francolor, procédé David
(commercialisé par INNOVALOR), procédé PEPCON
(commercialisé par WEMCO), Socrématic, Interfiltre,
Norit, SIFAT, Babcock-Wanson, Haldoe-Topsoe, IFP Nantes.
Photo-catalyse (Ecole nationale Supérieure de Chimie de
Rennes), cyclonecondenseur commercialisé par AEC,
cyclone-condenseur AIRECO commercialisé par PLANIFF
Environnement, Eco Air Pur (ionisation).
Sources (perso et autres) :
LUTTE CONTRE LES ODEURS DE L’ASSAINISSEMENT -
DOCUMENT TECHNIQUE N°13 - FNDAE. Rédigé par CELINE
DEBRIEU.
Rejets.
L'élimination du liquide est une phase ultime qui fait
suite au traitement du flux et qui peut être
réalisée de diverses manières. La méthode
la plus fréquemment employée est le déversement
direct dans un cours d'eau ou dans un lac récepteur.
Dans les régions du monde qui doivent faire face à des
pénuries d'eau de plus en plus graves, que ce soit pour
l'usage domestique ou industriel, les responsables se tournent vers
la réutilisation des eaux
usées ayant subi un traitement approprié
afin de préserver les eaux souterraines mais aussi pour
l'irrigation des cultures non comestibles, les procédés
industriels, les loisirs et d'autres usages.
>> lire la page
spéciale sur la réutilisation
des EU (re-use).
Ex : les pesticides et tout autre
matériau organique dissous encore présents peuvent
être absorbés par un filtre
à charbon actif
granuleux(CAG)
Les virus et bactéries sont tués par ozonisation.
À ce stade, l'eau devrait être épurée de
tout contaminant mais, pour plus de sécurité, on peut
avoir recours à un deuxième niveau d'adsorption par
charbon et à l'osmose inverse; du
dioxyde de chlore (ClO2) peut
être ajouté pour obtenir la meilleure qualité
d'eau possible.
Nota : rappel des normes de rejets : voir ce lien
.
Fosses
septiques.
La construction d'une fosse septique est un
procédé généralement utilisé pour
le traitement des eaux d'égout domestiques : il s'agit d'une
cuve en béton, en parpaing ou en métal dans laquelle
les solides se déposent et les matériaux flottants
remontent à la surface.
Le liquide en partie épuré s'écoule d'un
exutoire vers des tranchées comblées par des roches
à travers lesquelles les eaux usées peuvent couler et
s'infiltrer dans le sol où elles seront oxydées en
aérobie. La matière qui surnage et les solides qui se
sont déposés peuvent être conservés entre
six mois et plusieurs années, pendant lesquels ils subissent
une décomposition anaérobie. L'épuration
individuelle des eaux domestiques suit les mêmes étapes
que l'assainissement collectif. Produites à différents
endroits de la maison, les eaux sont rassemblées dans une
canalisation qui les achemine vers un système
d'épuration. Il faut toujours veiller à bien rassembler
toutes les eaux usées : cuisine, salle d'eau, w.c sans oublier
les autres points (par exemple : la machine à laver le linge
qui se situe dans le garage). Quant aux eaux de pluie qui ruissellent
sur le toit et les dallages extérieurs, elles ne doivent en
aucun cas entrer dans le système d'assainissement sous peine
de le saturer et de "le laver" ce qui le rendrait totalement
inefficace. Il faut aussi penser à installer une prise d'air
qui sort souvent sous le toit. Les gaz produits dans la fosse sont
évacués par un tube servant de ventilation.
Bien entendu, les installations dépendent de la nature du
terrain, de la pente, de la surface disponible, etc. Le recours
à des professionnels est obligatoire.
Un entretien minimum de l'installation est nécessaire : curage
de la cuve, enlèvement des graisses. Le contrôle des
installations deviendra obligatoire à partir de 2006, il sera
réalisé par les communes. Les installations en mauvais
état ou non fonctionnelles devront être revues.
Traitement
des boues.
1- Digestion.
La digestion est un procédé microbiologique
transformant la boue organique chimiquement complexe en
méthane, dioxyde de carbone et en
un matériau non toxique semblable à de l'humus.
Les réactions se déroulent dans un réservoir
clos ou digesteur dans des conditions
anaérobies.
La transformation s'effectue au cours d'une série de
réactions. D'abord la matière solide est rendue soluble
par des enzymes, ensuite le produit est fermenté par un groupe
de bactéries acidifiantes, procédé qui le
réduit à des acides organiques simples, tels que
l'acide acétique.
Les acides organiques sont alors transformés par les
bactéries en méthane et en dioxyde de
carbone (CO2).
La boue épaissie est chauffée et versée le plus
régulièrement possible dans le digesteur où elle
séjourne entre 10 et 30 jours pour y être
décomposée. Par la digestion, on atteint une
réduction de la matière organique de 45 à
60 %.
2 - Séchage.
Le séchage est une étape de traitement pendant lequel
la boue digérée est placée sur des lits de sable
pour un séchage à l'air libre. La percolation dans le
sable et l'évaporation sont les étapes essentielles du
processus de déshydratation.
Pour être réellement performant, le séchage
à l'air requiert un temps sec et relativement chaud, certaines
installations disposent de structures semblables à des serres
permettant d'abriter les lits de sable. Le plus souvent, la boue
séchée est utilisée comme améliorant pour
les sols, parfois comme engrais en raison des 2 % d'azote et
1 % de phosphore qu'elle contient.
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