Dans le lagunage à microphytes également
nommé le lagunage naturel, l'épuration est assurée par un
temps de séjour prolongé dans plusieurs bassins étanches
disposés en série. Le nombre de bassins est
généralement de trois (03) (Piétrasanta et Bondon, 1994).
Cependant, utiliser une configuration avec quatre, voire six bassins permet
d'avoir un meilleur abattement bactérien. L'un des mécanismes sur
lequel repose le lagunage à microphytes est la photosynthèse. La
tranche d'eau supérieure des bassins est exposée à la
lumière. Ceci permet le développement d'algues qui produisent
l'oxygène nécessaire au développement et au maintien des
bactéries aérobies. Ces bactéries sont responsables de la
dégradation des matières organiques. Le gaz carbonique produit
par les bactéries ainsi que les sels minéraux permettent aux
algues de se multiplier. Il y a ainsi prolifération des deux populations
interdépendantes : les bactéries et les algues planctoniques,
également dénommées « microphytes ».
Dans le fond du bassin où la lumière ne
pénètre pas, ce sont des bactéries anaérobies qui
dégradent la matière organique issue de la décantation. Un
dégagement de gaz carbonique et de méthane se produit à ce
niveau (Perera et Baudot, 2001). Une station de lagunage à microphytes
est constituée de plusieurs combinaisons possibles. La plus commune est
cependant la disposition de trois types de bassins (anaérobie,
facultatif, maturation) (Piétrasanta et Bondon, 1994). Les eaux
usées qui arrivent à la station subissent un prétraitement
physique par dégrillage, déshuilage et dessablage pour
éliminer les matières solides grossières, les graisses et
le sable selon l'origine des eaux à traiter.
Le bassin anaérobie (BA)
Le bassin anaérobie se caractérise
principalement par sa très faible concentration en oxygène
dissous. Cette anaérobiose s'explique par la profondeur de ce bassin
(2-5m) et la forte charge organique associée à une
activité microbienne importante consommatrice d'oxygène (Drapeau
et Jankovic, 1977). Les algues y sont généralement absentes.
Lorsqu'elles sont présentes, leur développement se limite
à la surface. Le bassin anaérobie assure une première
phase de l'épuration, qui consiste principalement à
l'élimination de la matière organique biodégradable
représentée par la demande biochimique en oxygène (DBO).
La charge admissible dans ce bassin est supérieure à 100g de
DBO5/m3/j pour une profondeur de 03 m. La DBO5 est la demande
biochimique en oxygène en 5 jours. La dégradation de la
matière organique se déroule en trois phases :
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-Une phase de dépolymérisation et
d'acidogenèse, dans laquelle les macromolécules sont initialement
hydrolysées par les microorganismes (Pseudomonas, Cytophaga,
Flavobacterium, Acaligenes) en acide gras, carbohydrates, acides
aminés. Ces produits de dégradation sont ensuite utilisés
comme substrats par les bactéries acidogènes (Clostridium,
Bacteroides, Peptostreptococcus, Peptococcus, Eubacterium, lactobacillus)
qui les transforment en acide gras volatils.
-Une phase d'acetogenèse dans laquelle les
bactéries acetogènes (Syntrophomonas, Syntrophobacter,
Acetobacter) oxydent les acides gras volatiles en acétate, en
dioxyde de carbone (CO2) et en hydrogène moléculaire (H2).
- Une phase de méthanogenèse assurée par
les bactéries méthanogènes (Methanothryx,
Methanosarcina, Methanobrevibacter, Methanobacterium) qui
métabolisent les produits de la phase acetogenèse en
méthane et sulfure d'hydrogène.
La réduction des matières organiques (pollution
carbonée) varie entre 40% et 60% dans une gamme de température
comprise entre 10°C et 20°C (Mara et Pearson, 1998) et pour un temps
de séjour court de 1 à 2,5 jours. Ce temps de séjour ne
permet pas une bonne élimination des microorganismes
pathogènes.
Le bassin facultatif (BF)
Il est divisé verticalement en trois zones comme
l'indique la figure n°3 : une zone aérobie, une zone
anaérobie facultative et une zone anaérobie. Les
mécanismes entrant en jeu dans ce type de bassin sont les suivants :
-dans la zone aérobie, grâce aux sels nutritifs,
au soleil et au gaz carbonique, les algues microscopiques se développent
et produisent de l'oxygène nécessaire aux bactéries
aérobies pour dégrader les matières organiques ;
-dans la zone anaérobie facultative, les
bactéries anaérobies facultatives dégradent
également les matières organiques ;
-dans la zone anaérobie, les matières
organiques sont minéralisées en méthane et en
hydrogène. Dans le cas d'une eau d'origine domestique, environ 90
à 95% des matières biodégradables exprimées en
DBO5, s'échappe sous forme de gaz (Satin et Selmi, 1999).
Ce type de bassin est profond de 1,5 à 2 m et la
réduction de la matière organique est de l'ordre de 60 à
80% avec un temps de séjour de 5 à 10 jours.
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Figure n°5: Les mécanismes en jeu
dans les bassins de lagunage naturel (Perera et
Baudot, 2001)
Le bassin de maturation (BM)
Le rôle principal de ce bassin est d'affiner
l'épuration en éliminant en grande partie la pollution
bactérienne notamment les pathogènes d'intérêt
sanitaire. Ce processus épuratoire est régi par un ensemble de
facteurs dont les principaux sont les rayons ultra violets, la
température, l'insuffisance du substrat carboné, le temps de
séjour élevé et la prédation (BCEOM, 1990). Ce
bassin faiblement chargé en matière organique est profond de 1
à 1,5 m. Le volume de liquide est entièrement aérobie et
les microorganismes qui s'y développent sont essentiellement
aérobies ou anaérobies facultatives. Ils utilisent
l'oxygène fourni par la photosynthèse réalisée par
les algues pour se développer et les approvisionnent en sels nutritifs
issus de leur métabolisme. La concentration de l'oxygène augmente
dans la journée avec l'activité photosynthétique et le pH
augmente avec la consommation du CO2 par les algues. Dans la nuit, la
concentration de l'oxygène diminue du fait de la respiration des
bactéries aérobies et de l'absence de photosynthèse tandis
que le pH diminue avec la production du CO2 résultant du
métabolisme des bactéries. Le phytoplancton consomme
également de l'oxygène et rejette du gaz carbonique la nuit. Le
temps de séjour est de l'ordre de 12 à 30 jours avec un rendement
épuratoire de plus de 80% pour la pollution bactérienne
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exprimée en coliformes thermotolérants. Dans ce
bassin apparait le zooplancton qui se nourrit de bactéries ainsi que des
matières organiques.
L'eau ainsi épurée est rejetée dans les
cours d'eaux ou réutilisée en agriculture après analyses.
IV. Les caractéristiques des eaux
usées
