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RÉSUMÉ
Sont détaillées dans cet article les différentes filières de traitement des eaux résiduaires d’origine domestiques, dites extensives.
Après un chapitre sur les mécanismes en jeu dans ces filières, sont abordées les techniques de traitement des eaux résiduaires suivantes :
- infiltration-percolation ;
- filtre planté à écoulement vertical ;
- filtre planté à écoulement horizontal ;
- lagunage naturel ;
- lagunage aéré.
Suit un chapitre relatif aux traitements tertiaires. Sont abordées les techniques suivantes :
- désinfection par chloration, ozonation ou ultraviolets ;
- oxydants chimiques avancés ;
- déphosphatation par précipitation chimique ;
- Filtration avancée : filtration lente et tamisage ;
- membranes ;
- unités d’échanges d’ions.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Marc BERLAND : Docteur en sciences et techniques de l’Environnement de l’École nationale des Ponts et Chaussées - Chef de projet sénior à l’Office international de l’eau– Limoges – France
INTRODUCTION
Cet article s’intéresse à un ensemble de procédés de traitement des eaux résiduaires d’origine domestique souvent considérés comme moins conventionnels : les techniques extensives.
Ces techniques se caractérisent par leur manière d’épurer l’eau sans avoir recours à des dispositifs énergivores. Elles exploitent principalement deux systèmes biologiques :
-
le premier est basé sur des cultures de micro-organismes fixées, sur des supports solides dont le grain est de faible dimension (support fin) ;
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le second utilise des cultures microbiennes dites libres, c’est-à-dire non adhérentes à un support, pour lesquelles la photosynthèse, grâce à l’énergie solaire, joue un rôle essentiel dans la production d’oxygène nécessaire à la décomposition des matières polluantes.
L’avantage significatif de ces installations réside dans leur capacité à fonctionner sans ou avec très peu d’apport d’électricité, ce qui les rend à la fois écologiquement soutenables et économiques. Toutefois, cette règle ne s’applique pas au système de lagunage aéré. En effet, contrairement aux autres méthodes extensives, cette technologie requiert un apport d’énergie externe, indispensable pour le fonctionnement des aérateurs ou des dispositifs d’insufflation d’air, permettant ainsi d’oxygéner l’eau de manière artificielle.
Un autre point distinctif de ces techniques extensives est leur application de charges polluantes par surface particulièrement faibles comparées aux méthodes de traitement dites intensives. C’est cette faible charge surfacique qui permet une épuration qui s’inscrit dans une logique de traitement proche des phénomènes naturels d’autoépuration.
Nous mettons également en avant les avantages et les contraintes associés à leur utilisation, dans une approche qui tend à rechercher des solutions de traitement des eaux usées plus durables et adaptée au contexte local.
Enfin, dans une dernière partie, nous abordons les techniques utilisées pour l’élimination des polluants non dégradés par l’étape biologique, à savoir les traitements tertiaires/complémentaires. Cette partie est commune à la série d’articles réalisée sur le traitement des eaux résiduaires urbaines.
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MOTS-CLÉS
traitement des eaux désinfection eaux résiduaires pollution domestique eaux usées Echange d'ions infiltration-percolation filtre planté lagunage déphosphatation
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2014 par Jean-Marc BERLAND
DOI (Digital Object Identifier)
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Cultures libres : mécanismes en jeu
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2. Cultures fixées sur support fin : mécanismes en jeu
2.1 Filtration et oxydation
Les techniques d’assainissement d’eau faisant appel à des cultures fixées sur un support granulaire fin impliquent que l’eau résiduaire à traiter soit progressivement dispersée au-dessus de diverses strates ou lits de matière, appelés massifs, qui sont disposés de manière à fonctionner indépendamment les uns des autres.
-
Deux mécanismes essentiels
Au cœur de ce système de traitement, deux mécanismes essentiels interviennent pour assurer une élimination efficace.
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La filtration superficielle
Ce mécanisme fait appel à un phénomène physique où les matières en suspension présentes dans l’eau sont retenues ou stoppées à la surface du massif filtrant. En s’accumulant, ces matières forment une sorte de couche qui permet de capturer une portion significative de la pollution organique sous forme particulaire, souvent quantifiée par la Demande chimique en oxygène (DCO) particulaire. Cette filtration aide à réduire la charge polluante et contribue à clarifier l’eau qui traverse le lit filtrant.
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L’oxydation
Sur le plan biologique, le lit de matière granulaire est aussi en un réacteur où les bactéries aérobies prospèrent. Ces micro-organismes colonisent le support offrant une surface très étendue pour leur développement. Une fois établies, ces bactéries se nourrissent des éléments polluants dissous dans l’eau, notamment de la DCO dissoute, de l’azote organique et de l’ammoniac. Via leur action métabolique, elles transforment chimiquement ces polluants en substances moins nuisibles, généralement du dioxyde de carbone, de l’eau et des sels minéraux. Elles contribuent ainsi à la diminution de la pollution initialement présente dans l’eau.
Les procédés à cultures fixées sur support fin reposent donc sur des mécanismes de filtration et d’oxydation biologique qui travaillent de concert pour traiter les eaux résiduaires domestiques des différentes sortes de polluants qu’elle peut contenir.
À noter que ces systèmes, en raison de leur conception et de leur méthode d’épuration, nécessitent une maintenance moins contraignante que les systèmes intensifs tout en fournissant des résultats de traitement de haute qualité.
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Processus de l’aération
Dans...
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Cultures fixées sur support fin : mécanismes en jeu
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Agence de l’Eau Rhin-Meuse - Procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse : éléments de comparaison techniques et économiques. - (2007).
-
(2) - ALEXANDRE (O.), BOUTIN (C.), DUCHENE (P.), LAGRANGE (C.), LAKEL (A.), LIENARD (A.), ORDITZ (D.) - Document technique FNDAE n°22 « Filières d'épuration adaptées aux petites collectivités ». - Ministère de l'Agriculture et de la Pêche (1998).
-
(3) - BERLAND (J.M.), BOUTIN (C.), MOLLE (P.), COOPER (P.) - Guide des procédés épuratoires extensifs d'épuration des eaux usées adaptés aux petites collectivités - . OIEau ; Commission Européenne – DGXI (2001).
-
(4) - BOURRIER (R.), SATIN (M.), SELMI (B.) - Guide technique de l'assainissement, - dans Le Moniteur Reference Technique (2017).
-
(5) - BRADU (C.), OLARU (E.-A.), MAGUREANU (M.), CRINI (G.) - Procédés d’oxydation avancée pour le traitement...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Traitement des eaux résiduaires des agglomérations – Filières de traitement intensives.
-
Traitement des eaux résiduaires des agglomérations – Concepts, relèvement et prétraitements.
-
Évacuation des eaux usées, eaux vannes et eaux pluviales dans une maison individuelle.
Eaufrance – Le service public d’information sur l’eau
eCompendium – Outil de planification de solutions d’assainissement pour les différentes phases de l’urgence
https://www.emersan-compendium.org/fr/
EPA – U.S. Environmental Protection Agency – Agence américaine de protection de l'environnement
EPNAC – Groupe national pour la gestion intégrée des eaux urbaines des petites et moyennes collectivités
https://internet6-national-epnac.custom.hub.inrae.fr/presentation
GUIDEnR – L’information HQE
INRAE – Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement
Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires
https://www.ecologie.gouv.fr/assainissement
Notre-environnement – Portail national pour l’information liée à l’environnement et au développement durable
https://www.notre-environnement.gouv.fr/
RAEVR – Régie...
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