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RÉSUMÉ
Cet article aborde en détail les différentes technologies intensives de traitement des eaux résiduaires urbaines, allant des dispositifs classiques aux systèmes innovants, comme les bioréacteurs à membrane.
Les principes, les règles de conception et de dimensionnement, les avantages et les limites des différentes techniques sont discutés ici.
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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
La directive du Conseil du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (91/271/CEE), aussi appelée Directive eaux résiduaires urbaines (DERU ou directive ERU), a pour objectif de protéger l’environnement de la pollution par les eaux usées provenant des agglomérations. Elle impose aux États membres de l’Union européenne de collecter et de traiter leurs eaux résiduaires urbaines avant de les rejeter dans le milieu naturel.
Les principales exigences de la directive sont les suivantes :
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collecte et traitement des eaux résiduaires : les agglomérations de différentes tailles sont tenues d’installer des systèmes de collecte des eaux usées. Des voies alternatives, tel que l’assainissement autonome, sont autorisées quand la situation le justifie ;
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normes de traitement : la directive fixe des normes de performance pour les stations de traitement des eaux résiduaires urbaines (STERU), en fonction de la taille des agglomérations et de la sensibilité des zones de réception des eaux traitées ;
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traitement avancé pour les zones sensibles : les eaux résiduaires déversées dans des zones sensibles, telles que les zones eutrophiques ou les zones où la qualité de l’eau est d’une importance particulière, doivent subir un traitement plus poussé ;
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suivi et rapportage : les États membres doivent surveiller la qualité des eaux réceptrices et des eaux traitées, ainsi que veiller à l’efficacité des systèmes de traitement. Ils sont aussi tenus de rapporter régulièrement à la Commission européenne les progrès réalisés dans la mise en œuvre de la directive.
Pour la France, comme pour d’autres États membres, l’application et le respect de cette directive impliquent des investissements dans les infrastructures de traitement et de collecte des ERU, des contrôles réguliers et l’adaptation de la législation nationale aux exigences européennes. Les enjeux majeurs actuels pour la France concernent notamment l’amélioration des systèmes existants, la réduction des rejets d’eaux non traitées lors d’événements pluviaux exceptionnels, et le développement de solutions durables adaptées aux spécificités territoriales.
La non-conformité avec la directive peut exposer les États membres à des procédures d’infraction et à des amendes substantielles imposées par la Commission européenne.
Le présent article fait partie d’un ensemble de trois articles qui présentent les différentes techniques de traitement des eaux usées permettant de respecter les obligations de la directive ERU.
Le traitement des eaux usées implique une variété de techniques, des plus traditionnelles aux plus avancées, chacune avec ses spécificités et ses contextes d’application.
Sont abordés ici :
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les traitements physico-chimiques ;
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les techniques biologiques de traitement intensif.
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MOTS-CLÉS
pollution traitement des eaux Bioréacteur à membranes eaux résiduaires pollution domestique eaux usées
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2014 par Jean-Marc BERLAND
DOI (Digital Object Identifier)
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Lits fluidisés
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5. Lits de cultures fixes immergés (biofiltres)
5.1 Rappels théoriques sur les écoulements de fluides en milieu poreux
Le passage de l’eau à travers un matériau poreux entraîne une dissipation significative d’énergie.
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La perte de charge hydraulique
La perte de charge hydraulique qui en résulte est habituellement mesurée en hauteur d’eau et dépend de nombreux facteurs tels que la vitesse de circulation de l’eau, la viscosité du fluide et la capacité de perméabilité du matériau filtrant. Henry Darcy a découvert en 1856 la relation entre la vitesse d’écoulement de l’eau et le gradient de pression imposé de chaque côté du matériau poreux. Ses recherches ont conduit à la formulation de la loi de Darcy, un outil permettant de calculer la perte de charge lors de l’écoulement lent d’un fluide à travers un milieu poreux qui est homogène et isotrope, comme l’illustre l’équation 1.
Cependant, puisque la loi de Darcy ne fait pas le lien entre la perméabilité et les caractéristiques géométriques du matériau, d’autres modèles ont été élaborés dans le but de lier ce paramètre à la structure du réseau poreux. Le modèle développé par Kozeny et Carman, par exemple, définit la perméabilité en fonction de plusieurs éléments : la porosité (
), la surface spécifique des grains du milieu filtrant (
), ainsi qu’une constante expérimentale (
) qui reflète la configuration tortueuse et complexe des pores, comme décrites dans l’équation 2.
Dans le cas spécifique des filtres constitués de granulats sphériques, la formule de Kozeny-Carman peut être simplifiée en remplaçant la surface spécifique par une fonction du diamètre moyen des grains, ce qui est exprimé dans l’équation...
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Lits de cultures fixes immergés (biofiltres)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - EL HACHMI (A.) - Argile et minéraux argileux : propriétés physico-chimiques et propriétés et propriétés colloïdes. - Université Abdelmalek Essaadi – Master fondamentale Chimie (2013).
-
(2) - Agence de l’Eau Rhin-Meuse - Procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse : éléments de comparaison techniques et économiques. - (2007).
-
(3) - ALEXANDRE (O.), BOUTIN (C.), DUCHENE (P.), LAGRANGE (C.), LAKEL (A.), LIENARD (A.), ORDITZ (D.) - Filières d’épuration adaptées aux petites collectivités. - Document technique FNDAE n°22. Ministère de l’Agriculture et de la pêche (1998).
-
(4) - 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).
-
(5) - CHABAUD (S.) - Influence...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Ateliers d’Occitanie – Traitement des eaux usées et des effluents
https://www.ateliers-occitanie.fr/traitement-eaux-usees-effluents/
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/
https://www.veoliawatertechnologies.com/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
Go2prod – Société de management de transition et de conseil en transformation, projets complexes et innovation (stratégie et projets opérationnels)
GUIDEnR - L’information HQE
INRAE – Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation...
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1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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