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Traitement secondaire des eaux usées – Appropedia: Le wiki du développement durable


Le traitement des eaux usées est essentiel au maintien de la qualité des plans d’eau récepteurs. Les eaux usées sortent des bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels par les drains; cela comprend l’eau des toilettes, des lave-linge, des lave-vaisselle, des douches et des bains. L’eau est transportée vers des installations de traitement des eaux usées locales et subit une série de traitements afin d’éliminer les polluants qui, autrement, pollueraient l’environnement.

Traitement secondaire des eaux usées et autres eaux usées est l’étape de traitement des eaux usées conçue pour dégrader considérablement le contenu biologique des eaux usées. Cela utilise généralement des processus biologiques. Les usines municipales et industrielles utilisent généralement des procédés biologiques aérobies.

Les procédés en suspension, en particulier les boues activées, sont les plus courants dans les usines de moyenne à grande échelle; les méthodes de film fixe telles que les filtres de dégrossissage nécessitent moins d’entretien et de contrôle, sont plus résistantes et conviennent lorsque le coût et la maintenance sont des problèmes majeurs.

Un traitement anaérobie est parfois utilisé, sous forme de fosses septiques et dans des digesteurs de biogaz. dans le cas des fosses septiques, les phases primaire et secondaire sont réunies en une seule unité. Si des digesteurs de biogaz sont utilisés pour le traitement secondaire, la phase de traitement primaire est réduite ou émise (visant à éliminer les matières telles que les graviers et les déchets plutôt que les solides des eaux usées).[[[[vérification nécessaire]

Bref historique[[[[Éditer]

En réponse à la pollution croissante des plans d’eau naturels, le gouvernement fédéral a adopté la Clean Water Act [1] en 1972. Cette loi exigeait que les usines de traitement des eaux usées fonctionnent avec un système de traitement secondaire. Les systèmes sont conçus pour éliminer les polluants qui seraient généralement rejetés dans une masse d’eau naturelle, comme les lacs, les rivières et les baies.

Brève explication[[[[Éditer]

Une fois que les eaux usées sont passées par l’étape de traitement primaire, l’effluent subira un traitement secondaire afin d’éliminer à la fois les petits solides en suspension et la DBO.5 (demande biochimique en oxygène sur cinq jours[2]) qui passent par l’étape du traitement primaire. Tous les systèmes de traitement secondaire utilisent un processus biologique pour décomposer la matière organique. Les micro-organismes sont introduits dans les eaux usées et consomment la matière organique, de l’oxygène est fourni au système assurant la survie des micro-organismes. La distribution d’oxygène diffère selon les différents systèmes. Ce processus biologique se produit naturellement dans la nature, mais est accéléré dans les systèmes de traitement secondaire. En général, 85% de la DBO et des solides en suspension sont éliminés au cours de ce processus[1]. L’eau sortant du traitement secondaire contiendra toujours de l’azote, du phosphore, des métaux lourds, des agents pathogènes et des bactéries. Pour une élimination supplémentaire des polluants, l’eau est transportée vers un traitement tertiaire[3] système et désinfection. Il existe une variété de procédés de traitement secondaire; les procédés conventionnels utilisés par les usines de traitement sont les suivants:

  • Boues activées
  • Filtre de ruissellement
  • Filtration secondaire non électrique (FilterPod)
  • Bassins d’oxydation

Chacun de ces trois processus présente des avantages et des inconvénients. Les coûts opérationnels et initiaux ainsi que l’espace sont trois facteurs qui détermineront souvent la technique appropriée. L’espace est influencé par la taille de la population et le coût des terres. Par exemple, les étangs d’oxydation nécessitent de grandes superficies de terres si les terres sont coûteuses ou nécessaires pour loger les étangs d’oxydation ne sont pas une option probable. De plus, les usines de traitement des eaux usées doivent tenir compte de la maintenance, de la fiabilité et de l’efficacité du système.

Boues activées[[[[Éditer]

Processus:
Pendant le processus des boues activées, l’effluent primaire s’écoule dans un bassin d’aération, où il est mélangé à des micro-organismes. Le réservoir d’aération injecte un approvisionnement constant en oxygène ou en air dans les eaux usées, garantissant que les organismes disposent d’un approvisionnement adéquat en oxygène nécessaire pour décomposer la matière organique qui reste dans l’effluent. L’effluent s’écoule ensuite dans des décanteurs secondaires. À ce stade, la boue va dans l’une des deux directions; 1. retour au bassin d’aération, car les boues de retour contiennent une grande quantité de micro-organismes qui décomposent rapidement la matière organique, ou 2. vers le digesteur de boues[4]. L’eau traitée entrera dans l’étape de traitement tertiaire; ici, il passera par l’étape de traitement finale avant d’être rejeté dans un système d’eau naturel. La figure 1 est un exemple d’un système de boues actives.

Avantages:

  1. Faible coût de construction
  2. Occupe une petite zone
  3. Odeur relativement faible
  4. Supprime un pourcentage élevé de DBO

Les inconvénients:

  1. Coût de fonctionnement élevé (pompes à air)
  2. Dépenses énergétiques élevées pour la demande en oxygène

Filtre de ruissellement[[[[Éditer]

Figure 2: Filtre de ruissellement

Processus:
Lorsque l’effluent primaire est transporté vers un système de filtre à ruissellement, les eaux usées sont distribuées sur un lit de médias, tels que des roches, des pierres, des plastiques ou des sels. Les filtres à ruissellement les plus modernes utilisent un type de laine de roche. L’effluent s’écoule à travers le matériau à des vitesses suffisamment lentes pour permettre une croissance microbienne à la surface du support (et à l’intérieur des fibres du support, dans les types de laine de roche) créant une couche de film. L’espacement des médias permet à l’air de circuler dans tout le système de ruissellement. Une fois que la croissance microbienne a lieu, un flux supplémentaire d’eaux usées entre en contact avec des micro-organismes; ce contact assure la décomposition de la matière organique de l’effluent de traitement primaire. Le biofilm qui tombe du milieu s’écoule à travers le lit de matériau et sera transporté vers le décanteur secondaire pour éliminer les micro-organismes en excès. L’effluent secondaire qui se dépose entre soit dans un digesteur, soit à nouveau dans le système de ruissellement. L’effluent secondaire qui rentre dans le filtre à ruissellement sert à plusieurs fins, voici des exemples; 1. traitement supplémentaire, 2. prévention du dessèchement du micro-organisme, et 3. dilution ou complément de l’effluent primaire. La figure 2 fournit une présentation visuelle d’un système de filtre à ruissellement.

Avantages:

  1. Faible coût de construction
  2. Livraison d’oxygène bon marché
  3. Systèmes non électriques disponibles

Les inconvénients:

  1. Dépendant de la température
  2. Vulnérable à la congestion, ce qui peut entraîner des inondations et une défaillance du système, un faible approvisionnement en oxygène et un débit d’eau limité
  3. Peut occuper une plus grande surface que la boue activée
  4. Maintenance élevée sur certains types plus anciens

Bassins d’oxydation[[[[Éditer]

Processus:
Les bassins d’oxydation sont grands et peu profonds; une profondeur typique serait de 1 à 2,5 m. Les étangs sont composés de microorganismes qui se nourrissent de la matière organique reçue des effluents primaires. Les algues sont une caractéristique clé du système de bassin d’oxydation. Les algues ressemblent beaucoup au réservoir d’aération du système de boues activées; ils fournissent un flux constant d’oxygène aux bactéries. Les algues ont besoin de la lumière du soleil pour produire de l’oxygène via la photosynthèse, la réaération créée par le vent fournit un flux d’air lorsque la lumière du soleil n’est pas disponible. Dans l’ensemble, le processus est lent et nécessite de grandes superficies de terres. En général, les étangs d’oxydation sont utilisés dans les zones à petites populations où la terre est facilement disponible. La figure 3 montre les bases d’un système de bassin d’oxydation.

Avantages:

  1. Petit apport d’énergie
  2. Dégrade l’azote et le phosphore

Les inconvénients:

  1. Occupe une grande superficie
  2. Odeurs possibles
  3. Processus lent
  4. Longs temps de rétention
  5. Dépendant du climat

Références[[[[Éditer]

  1. Davis, Mackenzie L., Masten, Susan J. (2004) Principes du génie et des sciences de l’environnement New York, McGraw-Hill

Conclusion[[[[Éditer]

Voir également[[[[Éditer]

  • Bassins de traitement: une autre méthode de traitement secondaire utilisant des plantes porteuses de microorganismes sur les racines
  • Carburant d’algues: eau dé-nutrifiante à l’aide d’algues – La brasserie Zoetwerwoude de Heineken dé-nutrifie son eau usée à l’aide d’algues.

Liens externes[[[[Éditer]

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