TRAITEMENT DES EAUX USEES Introduction aux Traitements des Eaux Usées
Ayse TOSUN-BAYRAKTAR
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PLAN 1. Généralités 2. Critères de pollution relatifs aux effluents liquides 3. Fonctionnement d’une station d’épuration °Traitements préliminaires °Traitements physico-chimiques (Traitement primaire) °Traitements biologiques (secondaires et tertiaires) °Traitement des boues résiduaires
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1. Généralités Les rejets liquides domestiques, industriels, agricoles et agroalimentaires Dégradation de la qualité des sources d’eaux par : pollution organique couleur odeur
Réglementaires internationales sur la qualité des rejets et des eaux potables imposent de sévères exigences 3
2. Critères de pollution relatifs aux effluents liquides pH Température Oxygène dissous Matières en suspension (MES) : paramètre qui correspond à la pollution insoluble particulaire. mg/litre. * minéraux, matières organiques de taille importante, virus, bactéries * Ces matières augmentent la turbidité, réduisent la photosynthèse. * En général sont décantables. * Élimination par : filtration, coagulation / floculation / décantation, ultrafiltration 4
2. Critères de pollution relatifs aux effluents liquides
Demande
chimique
en
oxygène
(DCO)
:
Quantité
d’oxygène
nécessaire à la destruction des matières organiques et sels minéraux par voie chimique. Demande biologique en oxygène (DBO5): Quantité d’oxygène consommée pour l’oxydation des matières organiques par voie bactérienne en cinq jours. (mg d’oxygène / litre)
* Industries polluantes : agro alimentaire, papier, chimie, parachimie etc * Élimination par : épandage, traitement biologique par boue activées, méthanisation, charbon actif, ozonation, lagunage aéré 5
2. Critères de pollution relatifs aux effluents liquides
Azote global (NGL) : L’azote organique et ammoniacal et aux formes oxydées de l’azote (nitrites et nitrates) Azote Kjeldahl (NTK) : Formes réduites de l’azote (ammoniacal et organique) Phosphore totale (PT) : Dérivées du phosphore (phosphates et composés organiques phosphorés) A forte concentration l’azote et le phosphore entraînent la prolifération des algues vertes et eutrophisent l’eau. * Industries polluantes : chimie, parachimie, pétrole, agro-alimentaire et agriculture. * Élimination par : oxydation ou voie biologique aérobie pour l’azote, 6 voie biologique anaérobie et chimique pour le phosphore.
2. Critères de pollution relatifs aux effluents liquides
Métaux lourds : arsenic, cadmium, chrome, cuivre, plomb, zinc, fer, manganèse Phénols : Fortement toxique
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3. Fonctionnement d’une station d’épuration : Une installation de traitement centralisée des rejets liquides comporte classiquement la succession de traitements suivants :
° Traitements préliminaires (Prétraitements) ° Traitements physico – chimiques ° Traitements biologiques ° Traitement des boues résiduaires
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° Traitements préliminaires
Dégrillage et tamisage Dessablage
Séparation des encombrants et des déchets grossiers puis les sables et les graisses. Cette première étape de traitement ne permet d’éliminer que 10 à 15 % de la pollution initiale des eaux usées
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° Traitements physico-chimiques (Traitement primaire) Coagulation/floculation/décantation Séparation des insolubles solides (matières en suspension et précipités) et liquides (substances huileuses, hydrocarbures …) ° Élimination totale de la pollution particulaire minérale et organique ° Réduction de la DCO et DBO5, soit environ 30 à 40 % de la pollution initiale. Ces résidus sont alors concentrés sous forme de boues primaires fermentables.
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° Traitements biologiques (secondaires et tertiaires) Une culture bactérienne est développée (aérobie et anaérobie). Cette culture pour croître assimile la pollution soluble organique et la transforme en suspension Ce développement s’effectue dans des bassins parfaitement mélangés et oxygénés ou non (pour l’étape anaérobie) dans les quels les eaux usées peuvent séjourner de 4 à 24 heures. Les cultures bactériennes parfaitement isolées dans la suspension, seront séparées de l’eau épurée par décantation Elles forment dans les fonds des bassins des boues biologiques.
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Cette phase de traitement biologique permet l’élimination :
¾ de la matière organique (composés carbonés) ¾ des composés azotés (par nitrification – dénitrification) et ¾ des composés phosphorés
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Les phénomènes dans des bassins biologiques de traitements des eaux Aérobie Culture bactérienne + Air 1ère zone
Traitements secondaires Élimination de la pollution carbonée (DCO et DBO5) de 70 à 80 % bactéries C + O2
CO2
Élimination de l’azote par : 1. Nitrification microorganismes aérobies
Anaérobie
2. Dénitrification au milieu anoxie
2ème zone
– réduction des nitrates en azote gazeux par microorganismes anaérobies
Anaérobie 3ème zone
Élimination du phosphore : Oxygène étant fini, les bactéries absorbent 30 % du phosphore Traitements tertiaires 13
Traitements tertiaires de finition sont des traitements complémentaires selon le besoin : *Désinfection par bactéricides (ozone, chlore) ou u.v. *Élimination de la DCO non biodégradable (DCO dur) par des techniques d’oxydations diverses((OVH), ozonation, ou utilisation de l’eau oxygénée), des procédés d’adsorption etc.
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° Traitements des boues résiduaires Les boues produites sur l’ensemble du traitement (boues primaires et biologiques) sont liquides. Matière sèche : 20 – 50 g/L Considérée comme un fertilisant car elles contiennent : Matière organique : 75 % , Azote : 5 % , Phosphates : 2 % Mais aussi des micropolluants minéraux (métaux lourds), organiques (pesticides, hydrocarbures) et des microorganismes pathogènes (virus, parasites).
Solutions d’élimination finale des boues peuvent être : ¾Valorisation (réutilisation agricole des boues après compostage ou séchage thermique) ¾Mise en décharge contrôlée ¾Incinération combinée avec les ordures ménagères.
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