Cette étape consiste à éliminer les gros cacos solides, les sables, les graisses et les huiles. Separer les matières les plus grossières, Stocker et homogéneiser, Pré-neutraliser les ERI
Passage de l’effluent à travers des grilles à barreaux ± espacés et inclinés. Principe et technique
Déchets grossiers •Dégrillage moyen: taille 1 à 10 cm ; •Dégrillage fin: taille 1 à 15 mm Distance entre barreaux: 1 à 100 mm Vitesse écoulement: 0,5 à 1,4 m/s Nettoyage des grilles: •Manuel: petites stations (peignes);
peignes automatiques (courbes, droits ou en chaîne continue) Passage de l’effluent à •Automatique: travers des tamis. Principe: •Tamis métallique: l’espacement pour les ERU est de 0,5 à 2 mm; •Analogue à un dégrillage fin Technique: –Grille verticale concave; concave; –Tambour rotatif: rotatif: •Flux entrant + racloir, •Flux sortant + racloir racloir Réalisé dans un décanteur; Objectif d’éliminer lês graviers, sables et particules minerales dont la taille est > à 200µm en limitant le dépôt de MO et aussi pour éviter le bouchage des canalisations et protéger les équipements contre l’abrasion. Diminution de la vitesse d’écoulement par augmentation de la section. La section du dessableur é calculé en function de la vitesse de d’ecoulement (0,30 à 0,20m/s) pour éviter le dépôt de MO ao même temps que les sables. Technologies: Dessableur couloir, dessableur circulaire. Volume de sable extrait: 5 à 12 L/(hab.an) C’est une étape indispensable pour assurer la protection du réacteur biologique. Le dégrassaige des ERU est indispensable si il n’y a pas de décantation primaire. La déshuilage est basé sur le principe de flottation afin de favoriser la remontée à la surface des huilles, des graisses et des fibres moins denses que l’eau. Ils sont recuperées dans une goulotte par raclage. La flotation peut être naturelle ou par injection de gaz sous forme de «grosses» boulles. Le temps de séjour dans ce type d’ouvrage est de 5 à 12 min. Le plus souvent, les fonctions de dessablage et de déshuilage sont combinées dans un même ouvrage qui met en oeuvre les principes de fonctionnement fonctionnement cités précédemment. précédemment. Refus de dégrillage: Teneur en MO forte; mise en décharge ou incinération Refus dessablage: Les sables extraits sont envoyés en décharge. Le sable séparé contient malgré tout des MO et pour améliorer sa
qualité on fait la lavage, égouttage et élimination des MO par hydrocyclone et classificateur. Les résidus huileux extremêment polluents car ils limitent les mécanismes de transfert d’oxygène. Sont mis en dégradation biologique aérobie ou en incinération.
Il consiste en une décantation primaire qui vise à parfaire la qualité des pré-traitements notamment par la retention des MES par : • Décantation directe: dp > 20 µ m • Décantation physico-chimique: dp > 1 µ m (décantation précédée d’une étape de coagulation – floculation) • Flottation pour les huilles et graisses La décantation enlève plus de la moitié des matières en suspension. La décantation seule: 40 à 60% des MES, MES decantables >90%, 25 à 40% de la DBO 5 et de la DCO. Décantation phisyco-chimique: fortement dépendante du choix des réactifs chimiques. La décantation diffuse de particules floculées – jusqu’à 90% des MES Le dimensionnement d’un décanteur nécessite de déterminer expérimentalement la vitesse de sédimentation des particules à décanter L’écoulement doit être homogène et peut turbulent. Classification: Circulaires ou retangulaires; raclés ou non raclés; avec ou sans lamelles; statique ou a contact de boue. La flottation est provoquée par l’injection de bulles de gaz, si la séparation de particules naturellement flotables n’est pas possible naturellement, ainsi, il y a une diminution artificielle de la masse volumique par formation d’agglomérats particule-gaz. Procédés permettant l’injection de bulles: • Flottation à air dissous (FAD) = clarification • Pressuration et détente d’une solution enrichie en air dissous sous une pression de quelques bars • Production de bulles par électrolyse de l’eau. Avantages e incovénients: • Boues plus concentrés que par décantation • L’utilisation de réactifs peut être nécessaire pour favorizer l’accrochage des bulles d’air sur les flocs. Objectifs: Provoquer la rupture de la stabilité des suspension coloides (1 nm à1 μm ) afin de former des flocs
par regoupement des particules isolées de petite taille ( µ m). Principe: ajout de substances organiques ou minerales à forte charge ionique qui déstabilisent les particules et
permettent leur agglomeration. Avantages: Rendement + élevé que la décantation seulle; Compacité des installations, Désphophatation simultanée. Inconvénientes: Production de boues suplementaire avec Al ou Fe; Coût des réactifs. Mise en oeuvre: 1-Coagulation: décharger les MES et colloides. Forte agitation et mélange rapide. Réactif: sels de fer ou aluminium
(sulfate ferreux, sulfate d’aluminium). 2-Regroupement des colloides et MES: pour diminuer les germes pathogènes et augmenter l’abattement de la DBO5 et des MES. Réactif: chaux. 3-Floculation: accroître le volume, le poids et la cohésion des flocs. Agitation lente. Réactifs: polymères organiques. Les boues issues du décantateur primaire: Taux em MO de 60 à 70% (très elevé); Extrêmement fermentescibles et
fortement concentrées: 60 à 80 g/l boues primaires; 35 à 50 g/l boues mixtes. Les boues de la flottation sont bien épaissies pouvant être envoyées directement en digestion anaérobie ou en déshydratation.
Objectif: Eliminer la pollution soluble et colloide qui a résisté aux traitement physico-chimiques précédents Principe: bio épuration-la matière organique est consomée par des µorganismes et transformée en gaz et énergie ou en biomasse séparable par décantation. Culture bacterienne libre – flocs bacteriens- aeration forcée - flux ↑ mais coût ↑, intimement mêlée au milieu aqueux à épurer (boues activées) . Destiné au
traitement de rejets peu chargés en MES; nécessite de surfaces au sol très importantes. L’effluent és maintenu pendant des durés très importantes dans des bassins (1 à 3 m) où l’épuration est realisée avec des cinétiques lentes. Courages tous les 3 à 7 ans.
Culture bacterienne fixée – biofilmes- conc. bact ↑, mais aération et agitation nécessaires, accrochée sur un support solide à la surface duquel percole l’eau à traiter. Ruissellement de l’effluent à traiter sur support minéral (cailluox, pouzzolane) ou en plastique (anneaux, plaques) entassésur 3-6 m de hauteur; Aération naturelle: effet cheminée (biodégradation exothermique). Rendement en DBO 5 < 80%. Besoin de prétraitement et décantation primaire
efficaces pour eviter le risque de colmatage. Le témps de séjour est entre 10s et 15m. Cette technique demande beaucoup de génie civil (investissement important), mais et présente un grand intérêt pour les industries agro-alimentaires, par exemple en traitement de pré-admission au réseau public. Culture bacterienne fixée - de grand diamètre (2 à 3 m), en matières plastiques légères, tournent lentement autour d’un axe vertical. 2 à 3
cm d’épaisseur; batteries de 20 ou 40 disques par axe. La biomasse est alternativement en contatct avec l’eau et l’air. le tout nécessite une couverture et ne peut convenir qu’aux petites stations (<5000 e.h.). Culture bacterienne fixée - Les biofiltres ou lits granulaires: La biofiltration est une technique qui assure à la fois l’épuration biologique et
la rétention des MES, on assure la rétention des MES et des boues produites, évitant le clarificateur secondaire. Le réacteur est rempli d’un support grannulaire (sable, polyestyrène expansé, biolite) qui permet la fixation de la biomasse et une filtration efficace grâce à une granulométrie du support suffisamment faible. Au cours du fonctionnement, la rétention des MES de l’alimentation et la croissance bactérienne vont entraîner un colmatage progressif du lit, ce qui nécessite la mise en oeuvre régulière de séquences de lavage visant à décolmater le lit. Les eaux de lavage sont renvoyées au décanteur primaire. Les cycles de lavage ont lieu environ 1 fois par jour et durant 30min. L’effluent à traiter doit subir un prétraitement efficace, pour éviter un colmatage trop rapide du filtre par les matières en suspension de l’effluent, soit par décantation primaire soit par flottation. Avantages: Adapté pour les collectivités de taille moyenne à importante; bonne efficacité d’épuration pour les effluents dilués. Incovénients: Peu adpté aux effluents concentrés; coûts d’exploitation et d’investissement élevés; production des boues diluées. Culture bacterienne libre – BioRéacteurs à Membraine: Association d’un réacteur biologique et d’une séparation physique par une membrane poreuse. Membrane de microfiltration ou ultrafiltration assurent la fonction de séparation entre l’effluent traité et les micro-organismes. Avantages: Rétention complete de MES; élimination des germes pathogènes. Incovénients: Dépense énergétique importante; lavages periodiques à l’eau de javel, lorsque les
membrane sont colmatées. Les instalations concernent des aglomeration allant de 800 à plus de 200.000 EH. Culture bacterienne libre – Suivant ce que l'on veut traiter, on utilise différentes bactéries soit pour: traiter le carbone (transformer
le carbone en CO2); transformer l’azote en nitrates puis les nitrates en azote gaz; stocker le phosphore. — une première phase biologique de mise en contact de la matière organique à éliminer avec une culture bactérienne dans un bassin brassé et aéré où l’on maintient une certaine concentration en oxygène. — une deuxième phase physique de séparation des eaux épurées et des micro-organismes en suspension dans un décanteur. On exploite l’aptitude naturelle des boues activées à s’agglomérer pour former des flocs dont la densité est supérieure à celle de l’eau et qui vont pouvoir sédimenter au fond du décanteur. L’effluent traité est évacué par surverse et les boues sont réintroduites dans le bassin d’aération (recirculation) ou éliminées (boues en excès). Les différents types de bassins : Stations à mélange complet (Concentration en O2, µorganismes, et substrat sont identiques); Alimentation étagée (Meilleure répartition); Stations à écoulement piston (Diminution de la [substrat] e de la demande en O 2); Chenal (apparition de zone de dénitrification).
Pour les effluents très concentrés en matières organiques (effluents très concentrés en pollution carbonée), de type industriel (brasserie, sucrerie, conserverie...), la réaction de la digestion par voie anaérobie (en l’absence d’oxygène) s’effectue à l’abri de l’air, le carbone organique, après dégradation, se retrouve sous forme de CO2, méthane et biomasse. La matière organique se retrouve principalement sous forme gazeuse et très peu sous forme de boues. Permet d’obtenir l’élimination de 70 à 90 % de la pollution par conversion en gaz combustible, formé principalement de méthane, réutilisé pour les besoins énergétiques de l’usine.
Procédé anaérobie :
DCO 10% de boues/ 90% de biogaz 0,10 à 0,15 Kg / Kg DCOs éliminée Rendements épuratoires beaucoup plus faibles Les besoins en azote et phosphore sont limités Production de biogaz Unités multiples et installation compliquée. Controle necessaire. Investissement très important et fonctionnement très reuit
Procédé aérobie :
DCO O2 50% de boues/ 50% de chaleur 0,20 à 0,40 Kg / Kg DCOs éliminée Rendements épuratoires élevés Exigence en nutriments (azote e phosphore) Aports importants en O2. Nécessité d’agiter Simple bassin ouvert Installation et surveillance facile Investissement 2/3 et fonctionnement 1/3
Chloration (chlore gazeux, Déphosphatation eau de javel, bioxyde biologique Déphosphatation Dénitrification physico-chimique Pousser L’adsorption Elimination: l’épuration de delaMO DCO leNitrification plus surnon charbon possible dissoute; actif àde fin: du achlore): comme COT; des Mélange objectifs sels mineraux rapide *diminuer du(en réactif la totalité DCO (2 des à pour 10 effluents mg l’OI). Cl/L) Meme àsuivi forte chose d’une pollution pour période Nanofilt. industrielle de contact et + + (minimum de 20 alternance *la min) →en NObassin aérobie tippe l’eaupiston. dans une Attention application à(MES, la présence particullière. NO addition MES Le CA N etFe peut anoxie NH être +. Bons comme directement résultats coagulation-floculation sursous les actif, bacteries, formeosmose de poudre peu inverse, efficace dans •NH d’améliorer lesdeparamètres classiques DBO, de DCO) atravers deAl4adsorption sur charbon 4 recyclage 3aéré-anaérobie 3 → 2 de 3+ou 3ajouté
sur les vírus. Température Ne lesreprésente bouesfiltration activées dessous que 50 12ºC àsable, 65% utilisé de en l’élimination grains dans du une étape Tempeérature représente de filtratin. de dessous 70La à 90% régénération 4de ºCl’élimination se faitdupar phosphore voie thermique ou lagunage, surou microtamisage; Ozonation: L’ozone phosphore chimique. est = injecté 8 à countre courant du liquide, dose de pH 4 à 8 mg = O 7 à /L, 8,5 temps de contact de 10 à 15 min. sur les optimum optimum 3 •pH d’éliminer les nutriments facteurs d’eutrophisation (N et P) atravers de nitrification e dénitrifation Efficace par traitement bacteries et virus. Bacteries autotrophes: utilisent le carbone minéral Bacteries Précipitation heterotrophes: capables, et simultanée en abscence d’O 2 libre, biologique et désphosphatation biologique et physico-chimique, et primaire, tertiaire Ultraviolet: lampes à mercure seule source basse carboneozone aucunou réactif mais trèsl’ coûteaux. O2 des nitrates Temps comme de contact accepteur très final court.d’électrons. Efficace sur les de désenfecter avecde lepression, chlore, UV. chimiqued’utiliser •comme bacteries et virus. Ages des boues elevé: 10 a 20 jours en fonction de la DBO/N-NO 3 > 5 Microfiltration témperature et ultrafiltration: Élimination: des MES, de la turbidité, de la DCO non dissoute, des bacteries et dans certains cas des virus. Procédés : Boues activées, systèmes à cultures fixées (biofiltres, lits bacteriens, disques biologiques) Electrodialyse : Récupération d’acides, de bases et des métaux, elimination des nitrates.
1. Quelle est la matière de remplissage des filtres? 2. Comment est résolu le problème de la dénitrification et des besoins des bactéries dénitrifiantes? 3. Noter les étapes du cycle de lavage. Quelle est sa périodicité? 4. Dans les résultats d’exploitation, on trouve le débit nominal de la station. Quelle est sa capacité en e.h.? 5. Quel est le volume de filtre pour 1000 eh? 6. Comment se fait la régulation de l’aération des cellules? 7. Les rendements en azote sont ils satisfaisants? 8. Quelle est la particularité de l’effluent industriel? Comment est neutralisé le H2S en entrée?
