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Introduction au traitement des eaux usées A. Wanko & J. Laurent – Maîtres de Conférences Master ISIE – Module « Génie des eaux usées » Septembre 2015

Traitement des eaux

usées

+Qu’est ce que la pollution ?

n  Définition du Dictionnaire Littré (1878) : n  1) Profanation souillure (pollution d ’une église)

n  2) Certain péché d ’impureté, émission spermatique involontaire (pollution nocturne)

n  Définition du Dictionnaire Larousse (consulté en ligne en 2010) : n  Dégradation de l'environnement par des substances (naturelles,

chimiques ou radioactives), des déchets (ménagers ou industriels) ou des nuisances diverses (sonores, lumineuses, thermiques, biologiques, etc.). [Bien qu'elle puisse avoir une origine entièrement naturelle (éruption volcanique, par exemple), elle est principalement liée aux activités humaines.]

n  Émission involontaire de sperme, le plus souvent pendant le sommeil.

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+Qu’est ce que la pollution ?

n  Définition de l’OCDE (1974) : n  Introduction par l'homme directement ou indirectement de

substances ou d'énergie dans l'environnement, qui entraîne des conséquences préjudiciables de nature à mettre en danger la santé humaine, à nuire aux ressources biologiques et aux systèmes écologiques, à porter atteinte aux agréments ou gêner les autres utilisations légitimes du milieu.

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+Objectifs d’un système d’assainissement

n  Rappel :

n  Système d’assainissement = réseau + station de traitement

n  7ème siècle av. JC : Rome : le Cloaca Maxima

n  Fonction originelle : assèchement des marécages

n  Couverture progressive pour éviter les épidémies

Temple d’Hercule Victor et Cloaca Maxima. Dessin de Giovanni Battista Piranesi (XVIIIème sicèle)

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+Objectifs d’un système d’assainissement

n  Milieu du XIXème : Londres n  Propagation de maladies (1849 : choléra, 1858 : grande puanteur)

n  Doutes sur la théorie des miasmes

n  Construction d’un égout permettant l’évacuation des eaux usées vers l’estuaire de la Tamise

n  2ème moitié du XXème : préoccupations sur le milieu récepteur et l’écosystème aquatique n  1ère loi sur l’Eau (1964)

n  Principe du pollueur-payeur

n  « Primes d’épuration »

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+ Réglementation actuelle / traitement

Directive ERU 21/05/1991

Transposition au sein de la loi sur

l’eau du 03/01/1992 et LEMA du 30/12/2006

Régime de déclaration/autorisation

Articles L.214-1, L.214-2, L.214-3, L.

214-3-1, L.214-4, L.214-8

Prescriptions techniques

Arrêté du 22/06/2007

Boues : Loi sur les déchets

(15/07/1975 modifiée par loi du

13/07/1992

Décret du 8/12/1997

Arrêté du 8/01/1998

Industriels

Lois sur les ICPE (19/07/1976)

Collectivités

Cod

e d

e l’e

nvir

onne

men

t

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Mise à jour : arrêté du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d’assainissement collectif et aux installations d’assainissement non collectif, à l’exception des installations d’assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure ou égale à 1,2 kg/j de DBO5

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  Origine n  Industrielle n  Domestique n  Eaux claires parasites n  Eaux pluviales

n  Matière organique

n  Microorganismes pathogènes

n  Nutriments (N, P)

n  Micropolluants

n  Matières en suspension, débris

Que contient une eau usée ?

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  Nécessité de paramètres globaux pour caractériser les charges polluantes + paramètres spécifiques

Paramètres de caractérisation

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  MS, MV, MES, MVS n  Impact

n  Protocoles de mesure

n  Principe de traitement

n  Décantation

n  Dégrillage

n  Fractionnement

Matières en suspension

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  DCO, DBO5

n  Impact

n  Protocoles de mesure

n  Principe de traitement

n  Biologique

n  Physico-chimique (colloïdes)

n  Décantation (particules)

n  Fractionnement

Caractérisation de la charge organique

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  NTK, NH4+, NO2

-, NO3-, Norg, NGL

n  Cycle de l’azote n  Impact des différentes formes

n  Protocoles de mesure

n  Principe de traitement

n  Assimilation

n  Ammonification

n  Nitrification / dénitrification

n  Fractionnement

Différentes formes de l’azote

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  PT, PO43-

n  Impact

n  Protocoles de mesure

n  Principe de traitement

n  Traitement physico-chimique

n  Traitement biologique

n  Fractionnement

Le phosphore

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+ La pollution contenue dans les eaux usées

n  Microorganismes n  Pathogènes

n  Notion d’hygiènisation

n  Micropolluants n  Métalliques

n  Organiques

n  Notion du substances prioritaires / émergentes

Microorganismes

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+ La pollution contenue dans les eaux usées Micropolluants

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Introduction

• Micropolluants – Définition

• Micropolluants – Les grandes familles

• Micropolluants et Cadre règlementaire

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Les micropolluants

Micropolluants

S. Prioritairesrisque significatif pour ou via

l’environnement aquatique

à réduireprogressivement d’ici 2015

S. Dangereuses Prioritairestoxiques, persistantes et bioaccumulables

à supprimerprogressivement d’ici 2021

S. Emergentesrisque pour le milieu aquatique

et pour la santé humaine

à surveiller

Non réglementéesRéglementéesNQE Norme de Qualité Environnementale

VLE Valeur Limite d’Emission (définie ou à fixer)

Directive Cadre Européenne –DCE 2000/60/CEet Directive 2008/105/CE modifiant la liste de substances de la DCE

41 substances (20 P + 13DP + 8E (avec NQE))

À caractèreperturbateur endocrinien

confirmé ou suspectéDCE (30/41 composés PE)

Substances minérales ou organiques présentes en faible quantité (ng/Lou µg/L) dans le milieu

et susceptibles d’induire des effets négatifs - toxiquespour ce milieu à très faible concentration

Source : A. Gonzalez, Degrémont, Journée Technique, 27/05/2011

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+ La pollution contenue dans les eaux usées Notion d’équivalent-habitant

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+ La pollution contenue dans les eaux usées Relations entre les paramètres

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+Filière générale de traitement

• Traitements des ERU afin de préparer l’effluent à subir les étapes de traitements ultérieures

Prétraitements

• Procédé physique / chimique

• Réduction MES et DBO5 (50 et 20%)

Traitement 1aire • Traitement biologique

• Traitement physico-chimique

Traitement 2aire

• Traitement poussé par voie physico-chimique

Traitement 3aire

n  Filière boues

n  Epaississement

n  Déshydratation

n  Stabilisation / digestion

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+ Aperçu des différentes filières de traitement

Culture libre

Boues activées

Faible / moyenne /

forte charge

SBR

BRM

Lagunage

Naturel

Artificiel

Culture fixée

Lits bactérien

Remplissage minéral

Remplissage plastique

Disques biologiques

« Biodisques »

Milieux granulaires

fins

Infiltration / percolation

Massifs filtrants

Procédés hybrides

Différents procédés biologiques aérobies

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« Zone de rejet végétalisée » : un espace aménagé entre la station de traitement des eaux usées et le milieu récepteur superficiel de rejets des eaux usées traitées. Cet aménagement ne fait pas partie du dispositif de traitement des eaux usées mais est inclus dans le périmètre de la station.

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+Boues activées

n  Traitement biologique + décantation secondaire

Eaux usées Eau traitée

Epandage 55%

Incinération 15%

Enfouissement 25%

Acceptabilité Coût

Législation Micropolluants

2006 :

1 100 000 t MS

!

DCObYh

O2 H20

1-Y h

CO2 /énergie/H20

Biomasse

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+Boues activées

n  Boues = écosystème

n  Croissance floculée

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+Lagunage

n  Traitement extensif

n  Naturel / aéré

n  Pas de décantation secondaire

n  Activité photosynthétique

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+Lits bactérien

n  Procédé intensif à culture fixée

n  Aération passive

n  Développement biofilm

n  Support ordonné ou non

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+Biodisque

n  Procédé intensif à culture fixée

n  Support rotatif

n  Biomasse successivement exposée à l’atmosphère et au substrat

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+Lit planté de roseaux

n  Procédé extensif à culture fixée

n  Support granulaire fin

n  Ecoulement vertical ou horizontal

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+Biofilm

n  Revêtement organique variable en épaisseur

n  adhésion de microorganismes sur un support solide minéral ou vivant (muqueuse)

n  Matrice évolutive et interactive

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+Traitement des boues

n  But : réduire le volume de boues à manipuler / transporter en vue de sa valorisation

n  Boue = consistance liquide

n  Notion de siccité

n  Epaississement : statique, filtre à bande…

n  Déshydratation : n  Mécanique : centrifugation, filtre-presse… n  Séchage thermique, séchage solaire

n  Digestion, compostage

n  Voir la boue comme une matière première et non plus comme un déchet ? Biogaz, amendement…

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+Conclusions

n  Filière de traitement des eaux usées n  Schéma général

n  Combinaison de procédés physiques, chimiques et biologiques

n  Traitement biologique = cœur de la filière

n  Le choix d’un filière = f(objectifs, contraintes, capacité, politique…)

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