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Station d'épuration
Station d'épuration


Sommaire de la page (Articles, Dossiers, Études...) : Systèmes aérobies / Digestion anaérobie /

APPLICATION DE LA DIRECTIVE 91/271/CEE relative au traitement des eaux résiduaires urbaines / GUIDE DE DEFINITIONS /
Nitrates et eaux résiduaires urbaines: la France trop en retard /
Un procédé de traitement des eaux usées totalement biologique /
Eaux résiduaires : la France devant ses responsabilités /
RECUEIL DE TEXTES SUR L’ASSAINISSEMENT COMMUNAL /
PROCÉDÉS EXTENSIFS D’ÉPURATION DES EAUX USÉES /
L'assainissement communal /
Eau, assainissement et santé /
Phytoépuration /
2,6 milliards de personnes manquent de systèmes d'assainissement /
Commission locale d’information et de surveillance de la qualité des eaux du Bassin d’Arcachon /
Dossier - Le traitement des boues d'épuration /
Assainissement : végétaux versus fosses septiques ! /
Site : Évaluation des Procédés Nouveaux d'Assainissement des petites et moyennes Collectivités (EPNAC) /
Coupler les capacités épuratoires des plantes au procédé de boues activées /
La qualité de l'eau et l'assainissement en France (rapport) /
Vers l'autonomie énergétique des stations d'épuration /
Conception et aménagement des situations de travail : Postes de relèvement sur les réseaux d'assainissement /
L'assainissement collectif des collectivités rurales /
Loire Bretagne : Atlas de l'assainissement non collectif / /
L'assainissement des eaux usées urbaines progresse mais nécessite un nouveau plan d'action /
La France va perdre son triple A… à cause de 5 millions et demi de fosses septiques /
Le coût très élevé de la dépollution de l'eau /
Stations d'épuration : vers une production de bioplastiques en 2020 ? /
Assainissement non collectif : nouvelles modifications de la réglementation /
Optimiser la valorisation du phosphore : des bactéries comme alliées /
Interventions en espaces confinés dans les ouvrages d'assainissement Obligations de sécurité /
Station d'épuration : la chasse aux micropolluants est lancée /
Boues des Step urbaines : le retour d'expérience des adhérents d'Amorce /
Assainissement industriel : les autorisations de déversement dans le réseau public trop souvent manquantes /
Observatoire départemental de l’assainissement du Morbihan /
Assainissement non collectif : nouvelle version de la norme NF DTU 64.1 /
Station d'épuration des eaux usées : prévention des risques biologiques /
Micropolluants de l'eau : en finir avec les résidus médicamenteux hospitaliers /
Sites Internet et articles / Corrélats


Une station d’épuration est une usine de traitement des eaux usées destinée à les rendre propre à être rejetées sans inconvénients majeurs dans le milieu naturel et rejoindre le cycle de l’eau. Il ne s’agit en aucun cas d’une usine de traitement des eaux naturelles, de surface ou issues d’un captage, en vue de leur potabilisation et de leur fourniture aux besoins des hommes.

Bassin d'aération (traitement microbiologique des effluents)
L’organisation d’une station d’épuration et la chronologie des traitements qui sont mis en œuvre est fonction de la nature des effluents présents dans les eaux usées.



La majorité des effluents sont d’origine domestiques auxquels sont mélangés quelques effluents d’origine industriels, bien que ceux-ci soient de plus en plus souvent (et réglementairement) traités dans des stations propres à l’entreprise qui les produit. Les eaux domestiques sont constituées pour l’essentiel des eaux vannes (matières fécales, urine, composés ammoniaqués, etc.), des eaux de lavage (légumes, linge, vaisselle, sols, véhicules, etc.) et des eaux utilisées pour l’hygiène corporelle. Elles contiennent donc une part importante de matières organiques fermentescibles, des graisses plus ou moins émulsionnées par des détergents et des matériaux insolubles le plus souvent d’origine tellurique comme de la terre, des poussières, des sables, etc.

Les premiers traitements que l’on trouve obligatoirement en tête d’une station d’épuration consistent, dans la mesure du possible, à débarrasser les eaux usées des matériaux qui forment une phase reconnaissable de celle de l’eau (substances insolubles et décantables comme les sables, substances émulsionnées et flottables comme les graisses, substances floculables de nature colloïdale). Ces traitements dits primaires consistent en une grille destinée à retenir les plus gros déchets, un dessableur où les matériaux insolubles d’origine tellurique précipitent au fond de l’ouvrage où ils sont récupérés, un dégraisseur où les graisses, souvent mélangées à des bulles d’air insufflé, sont récupérées en surface. Les déchets de ces ouvrages sont traités comme des ordures ménagères fermentescibles et mis en décharge ou incinérés.

Le deuxième type de traitements est de nature microbiologique. Ces traitements font appel à des bactéries qui vont « respirer » la pollution dissoute ou colloïdale organique et la minéraliser. Cette minéralisation sera plus ou moins aboutie selon le temps de séjour des effluents au contact des bactéries de la décomposition dans le bassin dit d’aération. Ce temps de séjour varie de 4 à 5 jours, voire plus, dans les bassins dits d’aération prolongée à quelques heures seulement dans les bassins dits à charge importante. Dans ce cas, la minéralisation est peu avancée et les « boues » issues de ce traitement nécessiteront des traitements complémentaires de stabilisation.

Le transfert de la pollution dissoute à la biomasse bactérienne nécessite de l’oxygène lequel est apporté par des dispositifs de brassage (turbines, ponts brosses, air surpressé, etc.). Au cours de la minéralisation, différents produits du métabolisme bactérien sont rejetés dans l’eau ou l’atmosphère. Cela va du dioxyde de carbone aux nitrates issus du métabolisme des protéines ou des phosphates. Afin de limiter les rejets des substances susceptibles de provoquer l’eutrophisation des eaux naturelles, les eaux des stations d’épuration subissent une dénitrification et une déphosphatation. La dénitrification (ou dénitratation) est réalisée le plus souvent en maintenant, pendant un temps, les bactéries du bassin d’oxydation en manque d’oxygène (anoxie) pour les obliger à respirer l’oxygène des nitrites (NO2) ou des nitrates (NO3). La déphosphatation peut être physico-chimique ou microbiologique.

Le troisième traitement consiste à séparer les eaux traitées des boues bactériennes auxquelles elles sont mélangées. Pour cela, on utilise le plus souvent une technique gravitaire qui consiste à attendre que les boues décantent naturellement au fond d’un ouvrage (décanteur) pour les soutirer et récupérer les eaux traitées dans le haut de l’ouvrage par surverse.

Les eaux traitées dont on mesure le débit peuvent être rejetées dans le milieu naturel, le plus souvent sans traitement supplémentaire.

Les boues récupérées, et qui contiennent encore des matières fermentescibles, doivent subir des traitements plus ou moins importants, selon leur stabilité, jusqu’à ce qu’elles soient aptes à être épandues dans les champs.




La digestion anaérobie (ou méthanisation) des effluents

La digestion anaérobie des effluents est encore assez peu utilisée pour les effluents domestiques sauf, peut-être, dans les pays tropicaux où la température des eaux est assez peu favorable au bon transfert de l'oxygène que requiert la technologie aérobie par boues activées. Cette technique de méthanisation est davantage développée dans le domaine industriel : industrie chimique, pétrochimique et surtout agroalimentaire (brasseries, conserveries, laiteries, fromageries, beurreries, filières vinicoles, distilleries, etc.) et dans le domaine agricole.
1) La technologie.

La digestion anaérobie des effluents ne diffère des procédés aérobies que du point de vue des traitements biologiques ou traitements secondaires.

En effet, le traitement des effluents suppose une série de traitements préliminaires classiques : dégrillage, tamisage, dessablage, dégraissage, décantation primaire, etc. ; traitements que l'on retrouve dans toutes les stations d'épuration quels que soient les procédés biologiques retenus.

Le traitement de méthanisation proprement dit qui s'effectue dans un digesteur où les conditions d'anaérobiose, mais aussi de température, pH, teneur en H2, etc. (voir biogaz) est précédé d'une phase de stockage des effluents au cours de laquelle l'acidogénèse, essentielle à la méthanisation, peut s'initier.

Au cours de la phase de méthanisation, le biogaz produit est récupéré pour être valorisé.

Les effluents aqueux vont subir un traitement aérobie de finition pour abattre l'azote, le phosphore et le carbone. Une décantation secondaire permet de récupérer les boues avant le rejet dans le milieu naturel.

Les boues, dont la production est relativement faible par rapport à un traitement aérobie, sont traitées et stockées avant revalorisation.
2) La charge des effluents.

Un des intérêts majeurs de la méthanisation est d'admettre des effluents très chargés, voire déséquilibrés (carence en N et P). Lorsque les déséquilibres sont trop importants, il est parfois nécessaire de les corriger par des apports complémentaires en nutriments de manière à obtenir une composition voisine de DCO : 600, N : 7 ; P : 1.
3) Les différents procédés.

La digestion anaérobie des effluents fait appel à deux grands types principaux de procédés : les procédés à un seul digesteur où toutes les réactions biologiques, acidogénèse, acétogénèse et méthanogénèse se déroulent dans le même réacteur ou les procédés à deux digesteurs où l'acidogénèse se déroule dans un réacteur et l'acétogénèse et la méthanogénèse dans un autre.

Une des caractéristiques principales de la méthanisation est que la concentration en microorganismes est toujours très importante. Elle est de l'ordre de plusieurs dizaines de grammes de microorganismes par litre d'effluent.

Les techniques de culture retenues pour ces microorganismes sont très diverses. Les microorganismes peuvent être libres dans le digesteur. Le plus souvent, diverses techniques auront pour but de provoquer des assemblages des microorganismes en flocs ou mieux, sous forme de biofilms. Lorsque les biofilms se développent hors de tout support, on parle de granules. Les biofilms sur supports peuvent être fixes ou bien mobiles.

4) Quelques types de réacteurs.

a) Digesteur mélangé
Ces digesteurs ont surtout été utilisés dans des stations d'épuration de type " boues activées " pour la digestion des boues aérobies. Le mélange dans le digesteur était assuré, soit par des moyens mécaniques, soit par une circulation du biogaz. La charge massique dans le digesteur est assurée par un procédé de recirculation à partir des boues d'un décanteur secondaire attenant au digesteur.
b) Réacteur à lit de boues
Dans ce type de réacteur, l'effluent à traiter traverse un lit de boues au-dessus duquel se fait la séparation boues / liquide. La bonne marche de cette technique dépend de la vitesse ascensionnelle de l'eau qui doit rester très inférieure à un mètre par heure. Dans ce type de réacteurs, les microorganismes forment des flocs et la décantation, qui se déroule dans le réacteur, présente un très important effet piston.
c) Réacteur à compartiments
Ce réacteur fonctionne aussi avec des lits de boues anaérobies. Mais l'effluent est admis dans plusieurs compartiments disposés en série. Les microorganismes se disposent généralement en granules. Un des atouts de ce type de réacteurs est que l'hydrogène formé initialement au cours de l'acidogénèse est capté rapidement ce qui facilite le déroulement des phases d'acétogénèse et de méthanogénèse acétoclaste à venir.
d) Bassin de méthanisation
Ce procédé est plutôt utilisé dans les industries agroalimentaires qui rejettent des effluents chauds. Le bassin de méthanisation, qui peut être de grande taille (plusieurs milliers de m3), est un bassin couvert contenant des lits de boues. La température du système (qui ne peut pas être régulée) détermine l'activité des microorganismes. Si le bassin de méthanisation est bien isolé et si les effluents admis sont chauds, cela concoure à ce que la cinétique de méthanisation soit acceptable.

La récupération du biogaz se fait le plus souvent par un procédé de couverture flottante.
e) Réacteur UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)
Dans le digesteur UASB, les microorganismes forment des granules au travers desquels, dans un mouvement ascendant, passe l'effluent réparti dans le bas du réacteur. Pour obtenir un bon rendement, il est souhaitable que la vitesse du flux ascensionnel soit proche de 0.7 m par heure (en tout cas, inférieure à 1 m / h).

Un décanteur intégré au digesteur permet de retenir les flocs et les granules.
f) Le filtre anaérobie
Dans le système à filtre anaérobie, des biofilms qui colonisent des supports fixes sont traversés par l'effluent, soit en flux ascendant, soit en flux descendant. Pour éviter que des cheminements préférentiels ne s'installent dans le digesteur, on procède régulièrement à une recirculation du biogaz. Cette recirculation remet le garnissage en suspension. Une recirculation de l'effluent améliore le rendement.
g) Le lit fluidisé
Le digesteur à lit fluidisé fonctionne avec un support particulaire qui est mis en fluidification par le flux de l'effluent. Le flux est ascendant quand les supports ont une densité supérieure à 1 et en flux descendant quand le support a une densité inférieure à 1. Les microorganismes se présentent sous la forme de biofilms sur les supports. La charge massique dans ces réacteurs est considérable, de l'ordre de 30 à 40 kg par m3.

Généralement, les temps de séjours dans les lits fluidifiés sont assez courts. C'est la raison qui fait que la digestion se fait le plus souvent en deux étapes. La première étape consistant en l'acidogénèse et l'acétogénèse.

La fluidification dans le digesteur est assurée par une vitesse ascensionnelle importante (5 à 10 m / h), ce qui oblige que l'effluent soit largement recyclé. La vitesse ascensionnelle est d'autant plus importante que la densité du support est grande.

Les lits fluidifiés sont peu sensibles au colmatage et sont capables d'admettre des charges organiques très importantes (jusqu'à 40 kg de DCO par m3).
h) Réacteur à recirculation interne
Dans ces digesteurs, les boues anaérobies, l'effluent et le biogaz produit sont mélangés et entraînés vers le haut du digesteur où le biogaz est récupéré. Le mélange boues - effluent redescend pour reprendre un cycle de méthanisation.
i) Réacteur hybride
Le digesteur hybride comprend un lit de boues en partie basse et un filtre anaérobie à support fixe en partie haute.






Liens récents (janvier 2010)

Traitement des eaux urbaines résiduaires
http://europa.eu/legislation_summaries/environment/water_protection_management/l28008_fr.htm

APPLICATION DE LA DIRECTIVE 91/271/CEE relative au traitement des eaux résiduaires urbainesGUIDE DE DEFINITIONS
http://texteau.ecologie.gouv.fr/images/guide_definitions_eru.pdf

Rejets d'eaux usées :
http://www.ifen.fr/donIndic/Indicateurs/perf2000/5.pdf

Les services publics de l’assainissement en 2004
http://www.ifen.fr/uploads/media/d10_enqueteEau_assainissement.pdf

Informations scientifiques et techniques sur l'eau :
http://pravarini.fr/Eau01.htm

Supports de cours hydrologie urbaine et assainissement :
http://www.enpc.fr/cereve/HomePages/tassin/mesenv/index.html

Traitement des polluants / Méthodes physiques :
http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich1.htm

Traitement des polluants / Méthodes physico-chimiques :
http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich2.htm

Traitement des polluants / Méthodes thermiques :
http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich3.htm

Traitement des polluants / Méthodes microbiologiques :
http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich4.htm

Traitement des polluants / Méthodes radiatives :
http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich5.htm

Nitrification :
http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/tpe/evaluation/productions-eleves/copie-site-marie-curie-01/nitrification.htm

LA NITRIFICATION ET LA DÉNITRIFICATION :
http://www.prodibio.fr/france/epuration_bio.htm

L’épuration naturelle des pesticides, sujet de recherche prometteur au Cemagref
http://www.actu-environnement.com/ae/news/recherche_epuration_pesticides_cemagref_4232.php4

On pourra consulter divers études comme :

LA LUTTE CONTRE L'EUTROPHISATION des rivières, des lacs et des réservoirs par Eric POUILLEUTE /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/pouilleu.htm

LA RÉUTILISATION DES EAUX USÉES par David ECOSSE /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/ecosse/ecosse.htm

LA RÉUTILISATION DES EAUX USÉES URBAINES / QUELQUES EXEMPLES par Claude PUIL /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/puil.htm

LA DÉSINFECTION DES EAUX USÉES PAR LES U.V. par Véronique MIGNOT /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/mignot.htm

Les micro-polluants métalliques et les sols amendés par des boues résiduaires urbaines par Patrick PERRONO /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/perrono/perrono.htm

LA VALEUR AZOTÉE DES BOUES D'ÉPURATION par Luc GRIMAUD /
http://www.u-picardie.fr/~beaucham/duee/grimaud.htm

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Un problème d'hygiène bien particulier :

L'élimination des effluents liquides des établissements hospitaliers / Recommandations :
http://www.ccr.jussieu.fr/cclin/guide_effluents_liguides.pdf

____________________

Procédures d'évaluation Sanitaire: Approches et Méthodes pour l'évaluation des Pratiques d'hygiène relatives à l'eau et à l'assainissement :
http://www.unu.edu/unupress/food2/UIN12F/UIN12F00.HTM

Dépollution eaux industrielles :
http://62.160.233.78/GEIDEFile/atlas_industriel.pdf?Archive=123498094167&File=atlas_industriel_pdf

Les polluants de l'eau d'origine "industrielle" :
http://www.ccip.fr/bourse-des-dechets/guide_eau/cycle/utilisation/polluants/intro.htm

Sites station épuration :
http://www.ademe.fr/partenaires/boues/default.htm

La qualité de l'eau et de l'assainissement en France :
http://www.senat.fr/rap/l02-215-1/l02-215-1.html

Les boues industrielles :
http://62.160.233.78/GEIDEFile/boues_indust.pdf?Archive=123400294168&File=boues_indust_pdf

____________________

La digestion anaérobie appliquée à la protection de l'environnement :
http://www.inra.fr/dpenv/moletc10.htm

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L'assainissement autonome :
http://www.ademe.fr/partenaires/Boues/Pages/f12.htm

Le séchage thermique des boues d'épuration :
http://www.gls.fr/memotec18.htm

STABILISATION THERMOPHILE DES BOUES :
http://www.carbofil.com/fr-proccasst.htm

TRAITEMENT DES BOUES / La Stabilisation Aérobie Thermophile (SAT) :
http://perso.wanadoo.fr/isma/fr_sat-documentation.html

Les procédés de désodorisation en épuration des eaux usées :
http://www.gls.fr/memotec20.htm

La production des boues issues de l'épuration des effluents urbains :
http://www.gls.fr/memotec21.htm

Le traitement des boues urbaines dans les stations d'épuration de taille inférieure à 5 000 E.H. :
http://www.gls.fr/memotec22.htm

Arrêté du 21 juin 1996 fixant les prescriptions techniques minimales relatives aux ouvrages de collecte et de traitement des eaux usées :
http://aida.ineris.fr/textes/arretes/text0026.htm

Le Genoscope séquence le génome de la bactérie Kuenenia stuttgartiensis, un acteur majeur du cycle de l'azote
http://www.genoscope.cns.fr/externe/Francais/Actualites/Presse/040406_1.html

Article associé : http://www.actu-environnement.com/ae/news/1652.php4

Assainissement non collectif sur Actu-environnement
http://www.actu-environnement.com/ae/recherche.php4?words=l%27assainissement+non+collectif

La Communauté d'Agglomération du Choletais se dote d'une station d'épuration de type végétal :
http://www.actu-environnement.com/ae/news/station_vegetale_cholet_vezins_4492.php4

L'assainissement sur Actu-environnement
http://www.actu-environnement.com/ae/recherche.php4?words=l%27assainissement

La Commission adresse un nouvel avertissement à la France concernant ses installations d’assainissement
http://www.actu-environnement.com/ae/news/avertissement_commission_france_assainissement_4390.php4

Guide pédagogique / Boues des stations d'épuration
http://www.fne.asso.fr/PA/eau/doc/fiche_boues_step1.pdf

L’avenir des services publics d’assainissement non collectif
http://www.journaldelenvironnement.net/fr/document/detail.asp?id=22852&idThema=2&idSousThema=12&type=JDE&ctx=257

Cap Nègre: Nicolas Sarkozy impose son tout-à-l'égout à la copropriété
http://www.mediapart.fr/journal/france/republico/080908/cap-negre-nicolas-sarkozy-impose-son-tout-a-l-egout-a-la-copropriete

Phytoépuration :
http://www.aquatiris.fr






[Sites Internet et articles : RNDE : Réseau National des Données sur l'Eau = http://www.rnde.tm.fr / SANDRE : Secrétariat d'Administration Nationale des Données Relatives à l'Eau = http://www.rnde.tm.fr / ... ]




[ Corrélats : Pollution / L'eau : une marchandise ? / ...]

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