CHAPITRE TROISIEME : METHODES D'ASSAINISSEMENT ET
APPROVISIONNEMENT EN EAU
III.1 METHODES D'ASSAINISSEMENT DE L'EAU
III.1.1. INTRODUCTION
Les eaux souterraines et leur circulation ont diverses origines :
météoriques, eaux juvéniles ou cosmiques
(météorique), eau de restitution et eau conée.
Les eaux météoriques peuvent arriver directement au
sol soit par gèle soit par inspiration par les végétaux et
animaux. De toute la quantité d'eau météorique, une partie
atteint le sol par l'intermédiaire des systèmes de recueil d'eau
sur les bâtiments ou encore par installations de tank à l'abri des
bâtiments.
Il existe deux techniques principales pour épurer les
eaux, et qui s'appliquent tant au traitement des eaux usées qu'à
la production d'eau potable. Les techniques physico-chimiques sont par ailleurs
essentiellement réservées à l'eau potable; Le dioxyde de
chlore, l'ozonation et le sodium sont aussi efficaces.
Ces dernières années, de nombreuses avancées
en recherche et développement ont été nécessaires
pour faire face à la complexité croissante de la pollution,
quelle qu'en soit sa source. Les nouveaux engrais mis sur le marché,
ainsi que la prise de conscience et l'identification de nouvelles sources de
pollutions industrielles et pharmaceutiques (résidus de
médicaments actifs rejetés par les individus) posent en effet de
nouveaux défis technologiques à l'épuration.
III.1.2. QUELQUES TECHNIQUES D'EPURATION DE L'EAU
a. Les filières biologiques
Les procédés biologiques sont utilisés pour
le traitement secondaire des eaux résiduaires urbaines et industrielles.
Dans leur configuration de base, ils sont essentiellement employés pour
l'élimination des composés carbonés présents sous
forme soluble tels que sucres, graisses, protéines, etc., pour lesquels
les solutions par voie physico-chimique sont souvent peu efficaces,
coûteuses ou difficiles à mettre en oeuvre. Ceux-ci sont nocifs
pour l'environnement puisque leur dégradation implique la consommation
de l'oxygène dissous
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dans l'eau et nécessaire à la survie des animaux
aquatiques. Le but des traitements biologiques est d'éliminer la
pollution organique soluble au moyen de micro-organismes, bactéries
principalement.
Les micro-organismes hétérotrophes, qui utilisent
la matière organique comme source de carbone et d'énergie, ont
une double action :
· La matière organique est en partie
éliminée sous forme gazeuse lors de la minéralisation du
carbone avec production de CO2 dans les procédés aérobies
et de biogaz (CO2 + CH4) dans les procédés anaérobies ;
· Une autre partie est transformée en particules
solides constituées de micro-organismes issus de la multiplication
bactérienne. Ces particules peuvent être facilement
séparées de la phase liquide par des moyens physico-chimiques
tels que la décantation par exemple.
Si nécessaire, la transformation des ions ammonium (NH4+)
en nitrate (NO3-) ou nitrification peut être réalisée
simultanément. Ces procédés peuvent aussi permettre
d'éliminer l'azote et le phosphore par voie biologique moyennant la mise
en oeuvre d'étapes supplémentaires dans la filière de
traitement : mise en place d'un bassin d'annoxie, d'un bassin
anaérobique, ....
Les différents procédés utilisés
peuvent être classés en fonction des conditions d'aération
et de mise en oeuvre des micro-organismes. Ainsi, on distingue :
· Les procédés aérobies à
cultures libres ou boues activées ;
· Les procédés aérobies à
cultures fixées ;
· Les procédés anaérobies à
cultures libres ;
· Les procédés anaérobies à
cultures fixées.
Cas du traitement anaérobie et
élimination de l'azote
Si les réacteurs biologiques permettent un temps de
contact suffisant entre les effluents et les bactéries, il est possible
d'atteindre un second degré de traitement : la nitrification. Il s'agit
de l'oxydation de l'azote ammoniacal en nitrite, puis en nitrate par des
bactéries nitrifiantes. L'ammoniac est toxique pour la faune piscicole
et il génère une forte consommation d'oxygène dans le
milieu récepteur. Les bactéries nitrifiantes sont autotrophes
(elles fixent
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elles-mêmes le carbone nécessaire à leur
croissance dans le CO2 dissous dans l'eau). Elles croissent donc beaucoup plus
lentement que les hétérotrophes. Une station d'épuration
communale doit d'abord éliminer les composés organiques avant de
pouvoir nitrifier.
Une troisième étape consiste à
dénitrifier les nitrates résultants de la nitrification. Pour
cela, plusieurs techniques existent: soit la dénitrification est
effectuée dans le bassin d'aération lors de la phase
d'arrêt des turbines, soit une partie de l'eau chargée de nitrates
de la fin de traitement biologique est pompée et mélangée
à l'eau d'entrée, en tête de traitement. La
dénitrification se passe alors dans un réacteur anoxique, en
présence de composés organiques et de nitrate. Le nitrate est
réduit en azote moléculaire (N2) qui s'échappe dans l'air
sous formes de bulle, éliminées dans le dégazer dans le
cas de dénitrification dans le bassin d'aération. Les nitrates
sont des polluants qui sont à l'origine de l'envahissement d'algues dans
certaines mers, en particulier la Mer du Nord.
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