Traitement
des eaux usées
Le traitement des eaux usées est l’ensemble des procédés visant à
dépolluer l’eau usée avant son retour dans le milieu naturel ou sa
réutilisation. Les eaux usées sont les eaux qui à la suite de leur utilisation
domestique, commerciale ou industrielle sont de nature à polluer les milieux
dans lesquels elles seraient déversées. C'est pourquoi, dans un souci de
protection des milieux récepteurs, des traitements sont réalisés sur ces
effluents collectés par le réseau d'assainissement urbain. L'objectif des traitements
est de réduire l'impact des eaux usées sur l'environnement. Les eaux traités
sont parfois réutilisées. On parle de recyclage des eaux usées1.
À l'échelle mondiale, le traitement des eaux usées constitue le
premier enjeu de santé publique : plus de 4 000 enfants de moins de 5 ans
meurent chaque jour de diarrhées liées à l’absence de traitement des eaux et au
manque d’hygiène induit2.
Les traitements peuvent être réalisés de manière collective dans une
station d'épuration ou de manière individuelle. La plupart des procédés
intensifs de traitement fonctionnent selon les mêmes processus de base, mais
des différences plus ou moins importantes peuvent exister dans la manière de
mettre en place ces processus. Le traitement se divise généralement en plusieurs
étapes.
Il existe également des procédés dits extensifs de traitement plutôt
adapté aux charges réduites3. On distingue les cultures libres : lagunage ; et
les cultures fixées : Infiltration-percolation, filtre planté, marais filtrant
à écoulement vertical ou horizontal.
Histoire
Des hommes préhistoriques ont disposé leurs campements près de cours
d'eau et de lacs , l'eau leur servant comme boisson, moyen de transport, source
d'énergie mais aussi comme moyen d'assainissement.
Durant l'Antiquité égyptienne, on utilisait du sable; les Minoens
de Crète
disposaient déjà d’un système d’égouts
fonctionnant à l’eau 1 600 ans environ avant notre ère. Les Romains
construisaient des conduites qui évacuaient les déchets et les eaux de pluie et
utilisaient la phytoremédiation avec des plantes des marais
pour leur Cloaca Maxima. Ils se servaient également des
eaux usées comme engrais4.
Au Moyen Âge, le développement anarchique des
villes rend difficile la mise en place de réseaux d'égouts.
Le traitement des eaux usées qui sépare les solides et les liquides
est historiquement récent et est lié à la croissance démographique importante
dans les villes consécutive à la révolution industrielle. La décomposition
des matières organiques est étudiée dans les années
1920, ce qui permet de développer l'épuration biologique. Les liquides sont
dépollués et réutilisés, et les boues restantes incinérées ou enfouies. L’assainissement
nécessite une infrastructure complexe et de grandes quantités d’eau.
Usine d'épuration
Prétraitement
Le prétraitement consiste en trois étapes principales qui permettent
de supprimer de l'eau les éléments qui gêneraient les phases suivantes de
traitement. Toutes les stations d'épuration ne sont pas forcément équipées des
trois, seul le dégrillage est généralisé, les autres sont le dessablage et le
déshuilage.
Dégrillage et tamisage
Le dégrillage et le tamisage permettent de retirer de l'eau les déchets
insolubles tels que les branches, les plastiques, serviettes
hygiéniques, etc. En effet, ces déchets ne pouvant pas être éliminés par
un traitement biologique ou physico-chimique, il faut donc les éliminer
mécaniquement. Pour ce faire, l'eau usée passe à travers une ou plusieurs
grilles dont les mailles sont de plus en plus serrées. Celles-ci sont en
général équipées de systèmes automatiques de nettoyage pour éviter leur
colmatage, et aussi pour éviter le dysfonctionnement de la pompe (dans les cas
où il y aurait un système de pompage).
Dessablage
Le dessablage permet, par décantation,
de retirer les sables
mélangés dans les eaux par ruissellement ou amenés par l'érosion
des canalisations.
Ce matériau, s'il n'était pas enlevé, se déposerait plus loin, gênant le
fonctionnement de la station et provoquant une usure plus rapide des éléments
mécaniques comme les pompes.
Les sables extraits peuvent être lavés avant d'être mis en décharge, afin de
limiter le pourcentage de matières organiques, la dégradation de celles-ci
provoquant des odeurs
et une instabilité mécanique du matériau.
Déshuilage par écumage des graisses.
Dégraissage :
C'est généralement le principe de la « flottation par air
dissous » qui est utilisé pour l'élimination des huiles5.
Son principe est basé sur l'injection de fines bulles d'air dans le bassin de
déshuilage, permettant de faire remonter rapidement les graisses en surface
(les graisses sont hydrophobes). Leur élimination se fait ensuite par raclage
de la surface. Il est important de limiter au maximum la quantité de graisse
dans les ouvrages en aval pour éviter par exemple un encrassement des ouvrages,
notamment des canalisations. Leur élimination est essentielle également pour
limiter les problèmes de rejets de particules graisseuses, les difficultés de
décantation ou les perturbations des échanges gazeux.
Le dessablage et le déshuilage se réalisent le plus souvent dans un
même ouvrage : l'eau polluée se déplaçant lentement, pendant que les
sables décantent au fond les graisses remontent en surface.
Le déshuilage par coalescence permet un niveau de déshuilage
hors-norme
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