REACTEURS ALGO BACTERIENS

LE LAGUNAGE

DESCRPTION /FONCTIONNEMENT /DIMENSIONNEMENT

Il est recommand que cette filire ne reoive que des effluents domestiques.

Il est souhaitable que la concentration initiale des eaux uses traiter ne dpasse pas 300 mg de DBO5 par litre en moyenneannuelle.

Cest une filire simple, rustique, cologique, fiable et peu onreux du fait de son fonctionnement non mcanis, avec des rsultats performants en matire de dcontamination

Cest une forme naturelle et souple de traitement biologique des eaux uses

Cest une filire qui comporte une srie de bassins

q les eaux uses contiennent entre 200 et 300mg DBO5 par litre

BASSIN ANAEROBIE

BASSIN FACULTATIF

BM BMExutoireOu rutilisation

PRETRAITEMENT

Cette filire reoit directement les eaux uses brutes

En tte du premier bassin, une unit de pr-traitement permet une sparation mcanique simple de certains dchets : il vite ainsi un comblement acclr des bassins. On distingue trois actions pour le pr-traitement:

Un d g r i l l e u r : barreaux inclins espacs de 4 cm pour retenir les gros objets ;

Un dssableur qui permet le dpt des sables et des graviers au fond d'une fosse ;

Une zone de dshuilage mcanique qui permet de retenir les graisses et les dchets flottants grce une cloisonsiphode.

q les eaux uses contiennent une DBO5 < 200 mg par litre

BASSIN FACULTATIF BM BM

Exutoire

Ou

Rutilisation

Les eaux use brutes ont pass par un dcanteur digesteur ou par une fosse septique

Profondeur du basin anarobie: 2,00 5,00m

Profondeur du basin facultatif: 1,00 2,00m

Profondeur du basin de maturation: 1,00 1,50m

Temps de sjour dans le basin anarobie: 1 2 jrs

Temps de sjour dans le facultatif:

Temps de sjour dans le basin de maturation: 4 12 jrs

De faon gnrale le mcanisme sur lequel repose le lagunage est la photosynthse.

La couche deau suprieure des bassins est expose la lumire; ce qui permet lexistence dalgues qui produisent loxygne ncessaire au dveloppement et au maintien des bactries arobies.

Ces bactries sont responsables de la dgradation de la matire organique.

Le CO2 form par les bactries et les sels minraux contenus dans les EU permettent aux algues de se multiplier.

Il y a prolifration de deux populations interdpendantes: les bactries et les algues planctoniques (plantes microphytes)

Ce cycle sauto entretient tant que le systme reoit de lnergie solaire et de la matire organique.

En fond de bassin l o la lumire ne pntre pas, ce sont des bactries anarobies qui dgradent les sdiments issus de la dcantation de la matire organique: il y a production de gaz carbonique CO2- et de mthane CH4-.

Lpuration des eaux uses dans un systme de lagunage rsulte dune combinaison complexe de processus physiques, chimiques et biologiques qui sont influencs par les conditions mtorologiques

BASSINS ANAEROBIES Ils permettent de stabiliser les boues

Ils reoivent des charges de pollution leves (exprimes en DBO5)

cause de la profondeur et de la formation dune croute en surface, il ny a aucune activit arobie dans ce bassin.

La pollution y subit une sdimentation puis une digestion anarobie

hydrolyse des composs organiques en composs courte chane (acides carboxyliques) ces composs courte chane sont transforms en gaz: mthane, gaz carbonique et sulfure dhydrogne

DIMENSIONNEMENT DE BASSINS ANAEROBIEIls sont recommands en tte de filire quand la concentration de l'influent en DBO5 est > 200 300 mg / l

1- Calcul de la masse journalire Mj- de pollution ( DBO5 ) traiter

Soit Qj le volume journalier Eaux uses entrant influents - dans le B. A.

Soit Li la concentration en pollution des influents

DIMENSIONNEMENT DE BASSINS ANAEROBIEIls sont recommands en tte de filire quand la concentration de l'influent en DBO5 est > 200 300 mg / l

1- Calcul de la masse journalire Mj- de pollution ( DBO5 ) traiter

Soit N le nombre deqh

Soit m la masse de DBO5 produite par un eqh par jour

2- Calcul du volume Va ncessaire de B.A.

Soit lv la charge organique (masse de pollution) que peut traiter un m3 de B.A.

T C lv (g/m3/j)

% DBO5limin

20 C

100

20xT 100

300 400

40

2xT+10

60

Calcul du temps qa de sjour des inf luents dans le B.A.

BASSINS FACULTATIFS Ils sont le sige dactivits arobies et anarobies

Les matires dissoutes et collodales y sont oxydes par des bactries arobies ou facultatives utilisant loxygne de lair ou loxygne produit par les algues qui se dveloppent la couche superficielle.

Les matires dcantables sdimentent pour donner des boues qui entrent dans la dcomposition anarobie avec production de mthane et dautres composs rduits qui migrent vers la surface o ils sont oxyds

Le gaz carbonique rsultant de loxydation des MO sert de source carbone aux algues

DIMENSIONNEMENT DES BASSINS FACULTATIFS -B.F.-

Ils sont dits primaires quand ils sont en tte de station: ils reoivent directement les eaux uses peu charges en DBO5.

Ils sont dits secondaires quand ils sont placs laval dun B.A. (ils reoivent les effluents des B.A.)

1- Calcul de la masse journalire Mj- de pollution ( DBO5 ) traiter Soit Qj le volume journalier des influents du B.F.

Soit Li la concentration en pollution des influents du B.F.

2- Calcul de la surface Af ncessaire de B.F.

Soit ls (kg de DBO5 /ha.j) la charge organique (la masse de pollution ) que peut traiter un m2 de plan deau B.F. (surface expos latmosphre)

ls (kg/ha/j) = 15xT 50 si le B.F. est primairels (kg/ha/j) = 10,5xT 35 si le B.F. est secondaire

Soit Mj (kg de DBO5 /j) la masse journalire de pollution traiter

Labattement de la DBO5 au sortir du B.F. varie entre 70 et 80 %

3- Calcul du temps qf de sjour des influents dans le B.F. Si il ny a pas dvaporation

Si il y a vaporation

Af : superficie du bassin en m2

e : vaporation en mm /j

Qj : dbit entrant en m3/j

Vf : volume du B.F.

DIMENSIONNEMENT DES BASSINS DE MATURATION B.M.-

Ils sont conus pour llimination des germes pathognes. Ici les Coliformes Fcaux sont pris comme indicateurs de prsence de germes pathognes

DIMENSIONNEMENT DES BASSINS DE MATURATION B.M.-

1- Calcul du nombre de Bassins de maturation

+ +(1 += n

mfTai

e

KKNN

)1())x K(11

T qqq

Ni : concentration en CF des influents (entre) du B.M. Ne : concentration en CF des effluents (sortie) du B.M.KT : Constante cintique dlimination des germes KT = 2,6 x 1,19(T-20) T, temprature exprime en degr Celsius n = Nombre de bassins de maturation

2- Calcul du temps qm de sjour des influents dans un B.M.

Si il y a vaporation

Am : superficie du bassin de maturation en m2

e : vaporation en mm/j Qj : dbit entrant en m3/j Vm : volume du B.M. 3j

selon le document technique FNDAE n22 filires dpuration adaptes aux petites collectivits Cette approche sappuie sur lobservation du fonctionnement de lagunages installs depuis 15 ans en France

Premier bassin BA- (6 m2/EH): abattement de la charge polluante carbone;En sortie de ce bassin, la concentration en algues microscopiques peut tre importante ;

deuxime bassin BF- (2,5 m2/EH): abattement de lazote, du phosphore et une rduction de la concentration en algues ;

troisime bassin (2,5 m2/EH) continue labattement obtenu dans le deuxime bassin.

Le fractionnement de ce troisime bassin en trois units contribue obtenir une dcontamination dordre sanitaire intressante.La profondeur des trois bassins est de 1 m environ pour rpondre plusieurs contraintes : - viter la pousse des vgtaux suprieurs (macrophytes),

- permettre une pntration de la lumire et donc une oxygnation suffisante,

- et limiter les effets dune ventuelle stratification thermique des bassins.

Mise en uvre q Ltanchit des bassins de lagunage est un paramtre essentiel pour le bon fonctionnement des lagunes.Une mauvaise tanchit risque dentraner une pollution de la nappe phratique par percolation des eauxuses.

De plus, les bassins peuvent ne pas se remplir correctement, ce qui empche le fonctionnement hydraulique normal des lagunes.

Mise en uvre q La forme des bassins doit tre rgulire. Les formes anguleuses sont en effet le sige de dpts importants et favorisent les zones mortes rduisant le volume actif. La forme doit viter les cheminements prfrentiels deau et les courts-circuits. Le premier bassin devrait avoir une forme ramasse. Un ratio longueur/largeur < 3 est recommand.

Linstallation de by-pass fixes faciliterait les oprations de curage et dventuelles oprations dentretien et dexploitation.

un dispositif de trop plein, pallierait dventuels dysfonctionnements dune canalisation de sortie de lagune.

VARIANTES (FNDAE n22)

Le lagunage macrophytes : dans les annes 70-80, lusage de vgtaux enracins (joncs, roseaux, massettes) dans une lagune dune hauteur deau de 30 cm avait t encourag en vue damliorer la qualit du rejet grce une diversification pousse de lquilibre biologique.

Le gain de qualit nayant jamais pu tre dmontr dans la ralit partir dun chantillon de lagunages macrophytes en fonctionnement, dsormais, la plantation de vgtaux nest plus conseille du fait de la surcharge dexploitation clairement tablie.

VARIANTES (FNDAE n22)

Linfiltration-percolation laval dun lagunage amliorerait la qualit du rejet sur les paramtres MES mais aussiDCO filtre.

Les essais sur pilote ont permis de proposer des bases de dimensionnement qui nont pas encore t valides en taille relle. A terme, cette association lagunage + infiltration-percolation devrait se dvelopper.

VARIANTES (FNDAE n22)

Linfiltration-percolation laval dun lagunage amliorerait la qualit du rejet sur les paramtres MES mais aussiDCO filtre.

Les essais sur pilote ont permis de proposer des bases de dimensionnement qui nont pas encore t valides en taille relle. A terme, cette association lagunage + infiltration-percolation devrait se dvelopper.

Le lagunage naturel "avec petite aration" : linstallation dune aration mcanique dans la premire lagune est une solution prventive ou curative du virage bactrien de ce bassin.

Il sagit, pour simplifier, de maintenir un potentiel doxydorduction suffisamment lev et non dapporter une quantit doxygne calcule.

La puissance unitaire des appareils doit donc tre trs faible pour viter la remise en suspension des boues tout en assurant un brassage de surface rduisant les effets dune stratification thermique.

AVANTAGES DU LAGUNAGE

Le lagunage prsente trois principaux avantages en terme dconomie, dcologie, damnagement du territoire. q conomie: entretien moins coteux et moins long Pas besoin de raccordement lectrique pas besoin de personnel qualifi pour lexploitation

q cologie le lagunage dveloppe tout un cosystme qui contribue accrotre la biodiversit

q Amnagement du territoire Le lagunage sintgre facilement lenvironnement paysager

INCONVENIENTS

q Emprise au sol importante

q contraintes de nature de sol et dtanchit

q variation saisonnire de la qualit de leau traite

q limination incomplte de lazote et du phosphore

q difficults dextraction des boues

q impossibilit deffectuer des adaptations en exploitation ce qui implique que les conceptions intgrent au maximum les contraintes attendues