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Auteur(s)
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Jean-Claude BOEGLIN : Ingénieur chimiste, docteur ès Sciences - Président d’honneur de l’Institut de recherches hydrologiques (IRH) Environnement Nancy - Conseiller Scientifique de l’Institut de promotion industrielle (IPI) Environnement Industriel Colmar
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L‘élimination de la pollution organique carbonée et azotée (sous forme colloïdale ou en solution), lorsqu’elle présente une biodégradabilité satisfaisante, est essentiellement le fait des procédés biologiques d’épuration. Ils constituent le mode de traitement le plus utilisé des eaux résiduaires urbaines et de bon nombre d’eaux résiduaires industrielles, en raison de leur efficacité et de leur rusticité.
Communément appelés traitements secondaires, les procédés biologiques sont généralement mis en œuvre dans une chaîne de traitement d’eaux rési-duaires. Ils se situent à l’aval, d’une part, des prétraitements assurant la séparation des matières volumineuses denses (déchets, graviers, sables) et gênantes (huiles, graisses…) et, d’autre part, des traitements de décantation primaire ou physico-chimiques dont l’objet est d’assurer l’élimination partielle, voire totale, de la pollution particulaire et, si nécessaire, de celle qui possède un caractère toxique.
Notons également que dans certains cas, l’épuration biologique peut avoir pour but d’affiner la qualité de l’eau dans le cadre d’un traitement de finition ou tertiaire qui porte sur la réduction de la pollution résiduelle aussi bien carbonée qu’azotée.
Le présent article procède :
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à un rappel sommaire des principes fondamentaux de l’épuration biologique et plus précisément des mécanismes réactionnels intervenant dans la métabolisation des matières organiques en milieu aérobie et anaérobie ;
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à la description des différentes technologies de traitement assurant la dégradation par voie bactérienne de la pollution carbonée et azotée en situant les critères de dimensionnement, les performances épuratoires pouvant être obtenues et les domaines d’applications industrielles.
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1. Principes fondamentaux de l’épuration
1.1 Définition des phénomènes biologiques
La décomposition de l’ensemble des matières organiques (protéiniques, lipidiques ou glucidiques), formées d’un éventail de produits dont la complexité va en croissant, est le résultat de la vie des micro-organismes autotrophes et hétérotrophes, qui se développent spontanément dans les eaux résiduaires en milieu anaérobie ou aérobie.
Ces bactéries utilisent comme substrat préférentiel les matières organiques carbonées biodégradables qui sont mesurées par le DBO5 [J 3 940].
Le moteur de toute dégradation des substances organiques est constitué, en fait, par les enzymes secrétées par les bactéries qui sont des catalyseurs organiques se transformant et se régénérant au cours des processus mis en œuvre.
On distingue les enzymes extracellulaires, qui provoquent la destruction des structures moléculaires trop complexes pour pénétrer au sein des capsules bactériennes, et les enzymes intracellulaires, qui assurent l’assimilation et, par suite, sont à l’origine des phénomènes vitaux à la base de la prolifération des cellules.
Selon que la combustion intracellulaire, ou oxydation, se produit aux dépens de l’oxygène dissous dans l’eau (processus aérobie) ou que, au contraire, il y a transfert de l’hydrogène du combustible brûlé, à un accepteur d’hydrogène autre que l’oxygène moléculaire (processus anaérobie), la nature des produits de dégradation élémentaires ou déchets sera différente : CO2, H2O, NH3 ou NO3 en aérobiose ; CO2, CH4 et acides gras en anaérobiose.
Il faut considérer que, quoique théoriquement l’épuration biologique des eaux usées puisse s’effectuer par voie aérobie ou anaérobie, c’est la première de ces techniques qui est universellement utilisée par suite de sa supériorité évidente, tout au moins pour de faibles concentrations polluantes des effluents à traiter.
En effet, du fait du caractère beaucoup plus exothermique du métabolisme aérobie, le processus est plus rapide et plus complet, avec comme contrepartie, la production d’une masse cellulaire...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ECKENFELDER (W.W.) - Gestion des eaux usées urbaines et industrielles. - Technique et Documentation. Lavoisier 1982.
-
(2) - Ministère de l’Environnement - * - Document n 27 avril 1994 Techniques d’épuration actuelles et évolution.
-
(3) - DEGRÉMONT - Mémento Technique de l’Eau. - Technique et Documentation Lavoisier 1989.
-
(4) - MEINCK (F.), STOOF (H.), KOHLSCHUTTER (H.) - Les eaux résiduaires industrielles. - Masson Édition 1978.
-
(5) - EDELINE (F.) - L’épuration biologique des eaux résiduaires. - Technique et Documentation CEBEDOC 1988.
-
(6) - BOEGLIN (J.C.) - L’épuration biologique des eaux résiduaires industrielles. - Cours : effectués en Maîtrise de Biochimie (Faculté des Sciences de Metz),...
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