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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 :
-
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
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Les disques biologiques
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6. Lits fluidisés
6.1 Conception
La technique d’épuration des eaux usées au moyen d’un réacteur à lit fluidisé (figure 24 ) repose sur un processus dynamique sophistiqué.
Un réacteur à lit fluidisé est composé d’une colonne verticale remplie de petites particules solides, comme du sable ou du charbon actif, qui servent de support pour la croissance des micro-organismes. Ces micro-organismes sont essentiels pour dégrader les contaminants présents dans les ERU.
Dans cette colonne, on fait circuler un fluide, ici les ERU à traiter, à une vitesse déterminée. Lorsque le fluide est introduit par le bas de la colonne et traverse le lit de particules, une augmentation de la vitesse du fluide entraîne une hausse de la dissipation énergétique sous l’effet du frottement entre le fluide et les particules.
Cette dissipation d’énergie se manifeste sous forme d’une différence de pression notable entre le sommet et la base de la colonne. Lorsque la vitesse du fluide est augmentée au point de surpasser la vitesse minimale nécessaire à la fluidisation, la perte de pression qui résulte de l’énergie perdue dans le frottement avec les particules égale le poids total du lit de particules.
À cet instant précis, le lit réagit par une élévation, alors que les particules commencent à être espacées les unes des autres et à se comporter comme s’il s’agissait d’un fluide, d’où le terme de « fluidisation ». Dans ce régime de fluidisation, les particules conservent un contact dynamique intense, améliorant ainsi la réaction entre les micro-organismes, les contaminants et les nutriments contenus dans l’eau.
Si l’on continue à augmenter la vitesse du fluide après avoir atteint le régime de fluidisation, celle-ci peut finalement correspondre à la vitesse à laquelle les particules tomberaient librement dans le fluide, connue sous le nom de vitesse de Stokes. Lorsque ce stade est atteint, le lit subit un rinçage ou un lessivage intensif qui peut entraîner l’évacuation des particules hors de la colonne.
Il est donc crucial de contrôler précisément la vitesse du fluide au cours de ce processus pour maintenir...
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Lits fluidisés
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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