Traitements des eaux usées Plan

Traitements des eaux uséesPlan • Objectifs • Principes • Caractérisation des eaux résiduaires • La station d'épuration • Position dans le cycle • Phases de l'épuration • Schéma général • Technologies • Prétraitements • Traitements primaires • Traitements secondaires • Traitements tertiaires • Traitement des boues

Traitements des eaux uséesAssainissement • Objectifs • EUU fournir une eau compatible avec le rejet en écosystème • EUI respecter les normes sectorielles de rejet • Principe : Assainissement = égouttage + épuration • égouttage : collecter les eaux usées et les acheminer vers une station d'épuration • épuration : extraire les substances "polluantes" • Objets : cailloux, canettes, feuilles mortes, … • Particules : terre via eaux de pluie, matières fécales via eaux noires, … • Molécules : matières organiques, composés azotés, composés phosphatés, …

écosystème aquatique cycle naturel Traitements des eaux uséesPosition de la step dans le cycle • réserves d'eau • eaux de surface • eaux souterraines • captage • traitements • transport Consommation collecte : égouts traitement : épuration déchets : boues, …

Collecteur Eau épurée Ecosystème récepteur Réseau d'égouts STEP Traitements des eaux uséesStructure de l'assainissement Molécules (C-CO2 et N-N2)  atmosphère Objets  D. A. M. Particules et Molécules = Boues

Traitements des eaux uséesCaractérisation des eaux résiduaires CHARGE = débit x concentration • DEBITS • EUU • Egouts unitaires  débit de temps sec (Q18) & débit de temps de pluie (> Q18). • Variable au cours de la journée  Q18 = 24/18 de Q24. • EUI • Fonction du type de production  continu, saisonnier (ex sucrerie), discontinu…

Traitements des eaux uséesCaractérisation des eaux résiduaires • CONCENTRATIONS / COMPOSITION • EUI  extrêmement divers (fonction du type de production) • EUU  +/- stable  notion d'EH (Equivalent habitant)

matières organiques matières eutrophisantes Traitements des eaux uséesParamètres • M. E. S. (mg/l)= Matières En Suspension  pollution particulaire • DBO5(mg O2/l) = Demande Biochimique en O2 en 5 jours  pollution organique (et autre) biodégradable • DCO(mg O2/l) = Demande Chimique en O2  pollution organique (et autre) oxydable • NTK(mg/l) = Azote Total Kjeldahl  pollution azotée réduite (N-organique + N-ammoniacal) • P (mg/l) = Phosphore  pollution phosphorée

Traitements des eaux uséesPhases de l’épuration 1. PRETRAITEMENTS (traitements physiques) Eliminer les entraves au bon fonctionnement mécanique Objets  piège à cailloux, dégrillage Particules aisément sédimentables  déssablage Matériaux de faible densité  déshuilage/dégraissage Inhibiteurs de la biomasse  bassin tampon / neutralisation voire by-pass biologique Homogénéiser les caractéristiques d'entrée dans les bassins bio Débits : limiteur de débit + bassin tampon, voire by-pass Concentrations : bassin tampon 2. EPURATION PRIMAIRE (traitements physiques) Eliminer les particules coagulation-floculation + décantation 3. EPURATION SECONDAIRE (traitements biologiques) Eliminer le carbone assimilation et minéralisation biologique 4. EPURATION TERTIAIRE (traitements biologiques et/ou physico-chimique) Eliminer les composés eutrophisants (NO3- & PO4---)  assimilation et minéralisation biologique ou précipitation (EPURATION QUATERNAIRE) désinfection 5. TRAITEMENT DES BOUES

Traitements des eaux uséesTraitements unitaires • Traitements physiques • Décantation   [MES]  Décanteur I et Clarificateur • Sédimentation   [MS] des boues  Epaississeur • Filtration   [MS] des boues  Traitement des boues • Centrifugation   [MS] des boues  Traitement des boues • Traitements physico-chimiques • Coagulation – floculation  améliorer sédimentation et filtration  Traitement boues • Précipitation   [PO4---]  Traitement tertiaire (finition) • Traitements biologiques • Traitement aérobieabattement carbone  DCO et/ou DBO • Traitement aérobie et anoxique abattement azote  [NH4+] • Traitement aérobie et anaérobie  abattement phosphore  [PO4---] 

Traitements des eaux usées Opérations connexes • RELEVAGES • MESURES ET REGULATIONS • GESTION DES DECHETS • GESTION DES ALARMES • TRAITEMENTS PARTICULIERS • Gadoues de fosses septiques et curures d'avaloirs • Matières grasses et flottants • Epuvalisation • ENTRETIEN & MAINTENANCE

Clarificateur Décanteur primaire O2 Bassin d'orage Ecosystème récepteur Collecteur Traitements des eaux uséesSchéma général d'une step àboues activées Mesure de débit Dégrillage Déssablage Déshuilage Phase anaérobie Phase aérobie Phase anoxique Mesure de débit CO2  N2  Recyclage ou CET CET 2 CET 2 Traitement des boues

Traitements des eaux uséesExemple(synoptiques et photos disponibles sur www.aide.be) Yerne (lit batérien)

Traitements des eaux uséesExemples(synoptiques et photos disponibles sur www.aide.be) Prétraitements Yerne (lit bactérien) Traitement des boues Traitement primaire Traitement secondaire

Traitements des eaux uséesExemple(synoptiques et photos disponibles sur www.aide.be) Les Grosses Battes (boue activée)

Traitements des eaux uséesExemple(synoptiques et photos disponibles sur www.aide.be) La Gueule (boue activée)

Traitements des eaux uséesExemple(synoptiques et photos disponibles sur www.aide.be) Rosoux (biodisques)

Traitements des eaux uséesTechnologie Traitementprimaire : PRINCIPES • élimination des particules fines= abattement MES •  décantation • décanteurs circulaires • décanteurs longitudinaux • sorties • eau décantée  surverse • boues (primaires)  radier  fosse à boues • conditions • pas de turbulence

Décanteur primaire Clarificateur Ecosystème récepteur Collecteur Traitements des eaux uséesEvolution des MES Mesure de débit Dégrillage Déssablage Déshuilage Bassin anaérobie Bassin aérobie Bassin anoxique Mesure de débit boues primaires boues secondaires

Traitements des eaux uséesTechnologie Traitementsecondaire : PRINCIPES • élimination du C soluble= abattement DBO5 • 1/3 par oxydation • 2/3 par assimilation •  CO2 •  boues DBO5 + µ organismes + O2 (µ organismes)n + DBO5 réfractaire + Oxydes (NO3-, PO4---, ….) INSOLUBLE  décantable

Décanteur primaire Clarificateur CO2 Ecosystème récepteur Collecteur Traitements des eaux uséesEvolution de la charge organique biodégradable Mesure débit Dégrillage Déssablage Déshuilage Bassin anaérobie Bassin aérobie Bassin anoxique Mesure débit DBO5 totale DBO5 soluble DBO5 particulaire boues secondaires

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitementsecondaire : modèles de step • Biomasse libre • lagunage • boues activées • Biomasse fixée • lit bactérien • biodisques • Biomasse confinée • BioRéacteur à Membrane (BRM)

Louveigné (AIDE) Rochefort (F) (www.ville-rochefort.fr) Malmedy (AIDE) Traitements des eaux uséesTechnologieTraitementsecondaire : modèles de step Lagunage

Goffontaine (AIDE) Membach (AIDE) Engis (AIDE) Traitements des eaux uséesTechnologieTraitementsecondaire : modèles de step : boues activées bassin d'orage bassins biologiques clarificateurs

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitementsecondaire : modèles de step : lit bactérien www.ovive.fr Yerne (AIDE) www.ac-orleans-tours.fr

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitementsecondaire : modèles de step : biodisques Chawresse (AIDE) Bullange (AIDE) Rosoux (AIDE)

Traitements des eaux uséesTechnologie Traitement tertiaire: PRINCIPES • Elimination de N et P (éléments eutrophisants) • Processus biologique (avec possibilité de finition physico-chimique) • Biomasse particulière • Conditions particulières • Elimination N • nitrification +dénitrification  N2  atmosphère • assimilation  boues • Elimination P • assimilation  boues ! • Pas toujours présent • Obligatoire pour step ≥ 10.000 EH en zone sensible (directive 91/271 CEE)

bassin biologique phase anoxique ASSIMILATION VEGETALE égouts et prétraitements bassin biologique phase aérobie Traitements des eaux uséesTechnologie - élimination de N : rappel cycle N lagunage planté EAUX USEES DENITRIFICATION NO3- NITRIFICATION PRECIPITATIONS ATMOSPHERIQUES NO2- N-organique ATMOSPHERE : N2 ASSIMILATION BACTERIENNE NH4+ AMMONIFICATION FIXATION BACTERIENNE

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitement tertiaire : élimination de N • ERU : N-organique + N-ammoniacal • Réseau égouts et prétraitements  anaérobiose  ammonification  [N-org]  et [N-NH4+]  • Entrée step : N-NH4+ + N-org résiduel (rapidement ammonifié) • Bassin(s) biologique(s) • assimilation  [N-NH4+]  et N-Cellulaire  • aérobiose  nitrification  [N-NH4+] et [N-NO3-]  • anoxie  dénitrification  [N-NO3-]  et [N-N2]   N2 • Biomasse • nitritation  Nitrosomonas, …  N-NH4+  N-NO2- (fugace, pas d'accumulation) • lents et sensibles à T°  âge des boues ≥ 10 jours • autotrophes • nitratation  Nitrobacter, …  N-NO2-  N-NO3- • lents et sensibles à T° • autotrophes • dénitrification  Enterobacteriaceae, Pseudomonas, … • hétérotrophes !  fournir du C organique !!!

Décanteur primaire Clarificateur N2 Ecosystème récepteur Collecteur Traitements des eaux uséesTechnologieEvolution de N-cel, NH4+,NO3- Mesure débit Dégrillage Déssablage Déshuilage Bassin anaérobie Bassin aérobie Bassin anoxique Mesure débit

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitement tertiaire : élimination de Pdéphosphatation biologique et/ou physico-chimique • ERU P-org + orthophosphates • Epuration biologique • Biomasse aérobie-anaérobie facultative • phase anaérobie : largage de PO4--- • phase aérobie : surassimilation de PO4--- • éviter anaérobiose après bassin aérobie clarificateur à fond plat avec reprise des boues continue • Epuration physico-chimique • FeCl3

Décanteur primaire Clarificateur Ecosystème récepteur Collecteur Traitements des eaux usées Evolution du P-cel, P-PO4--- et P-total Mesure débit Dégrillage Déssablage Déshuilage Bassin anaérobie Bassin aérobie Bassin anoxique Mesure débit boues secondaires

Traitements des eaux uséesTechnologie QUESTIONS ?

Traitements des eaux uséesTechnologiePrétraitements : Mesure des débits source : www.aide.be

Traitements des eaux uséesTechnologiePrétraitements : dégrillage source : www.aide.be

Traitements des eaux uséesTechnologiePrétraitements : dessablage - déshuilage source : www.aide.be

Traitements des eaux uséesTechnologiePrétraitements : relevage source : www.aide.be

Traitements des eaux uséesTechnologieTraitement primaire : décantation Applicable pour décanteur primaire, décanteur secondaire (clarificateur) et épaississeur à boues source : www.aide.be

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