Fonctionnement d’une station d’épuration
Une station d’épuration est installée généralement à l’extrémité d’un réseau de collecte, sur l’émissaire principal, juste en amont de la sortie des eaux vers le milieu naturel.
Elle se compose de plusieurs dispositifs empruntés par les eaux usées afin d’en extraire au fur et à mesure les différents polluants.
Collecte et relevage
Les eaux résiduaires (ménagères, sanitaires, industrielles, pluviales) sont collectées dans les réseaux d'assainissement (égouts et collecteurs) qui permettent leur écoulement jusqu'à la station d'épuration. Les réseaux peuvent être de type unitaire ou séparatif. Dans le premier cas, le plus souvent rencontré, les eaux usées et les eaux pluviales sont collectées dans une même conduite. Dans le type séparatif, elles sont collectées dans deux conduites distinctes, l’un évacuant les eaux claires (dites eaux de ruissellement) et l’autre transportant les eaux usées.
La totalité des eaux brutes à traiter acheminée par les réseaux est stockée dans une bâche de relèvement. Des pompes ou des vis d'Archimède, installées dans le fond de l'ouvrage, permettent le relevage des eaux au point le plus haut de la station, pour permettre ensuite leur écoulement gravitaire d'un bassin à l'autre.
Les dispositifs de prétraitement sont présents dans toutes les stations d’épuration et ont pour but d’éliminer les éléments solides ou particulaires les plus grossiers, susceptibles de gêner les traitements ultérieurs ou d’endommager les équipements : déchets volumineux (dégrillage), sables (dessablage) et corps gras (déshuilage-dégraissage).
Le dégrillage consiste à faire passer les eaux usées au travers d’une grille dont les barreaux, plus ou moins espacés, retiennent les éléments les plus grossiers (bois, plastiques, papiers, bouteilles, feuille). Après nettoyage des grilles par des moyens mécaniques, manuels ou automatiques, les déchets sont évacués avec les ordures ménagères.
Le dessablage et le déshuilage-dégraissage consistent ensuite à faire passer l’eau dans des bassins où la réduction de vitesse d’écoulement permet le dépôt des sables et la flottation des graisses, accélérée par l’injection de microbulles d’air. Les sables sont récupérés par pompage alors que les graisses et les matières flottantes sont raclées en surface.
Après prétraitement, l’eau contient une charge polluante dissoute et des matières en suspension. Les traitements primaires ne portent que sur les matières particulaires décantables, organiques ou non, qui peuvent se déposer au fond ou flotter à la surface par différence de densité ou après adjonction de produits coagulants et floculants (sels de fer ou d’alumine, chaux...) agglomérant les matières et accélérant leur flottation ou leur sédimentation. Les amas de particules ainsi formés, ou “flocs”, peuvent être séparés de l’eau par décantation ou par flottation
Ce type de traitement primaire n'est pas généralisé à toutes les stations mais la coagulation - floculation, suivie d'une décantation permet d'éliminer jusqu'à 90% des matières en suspension. Les résidus ainsi collectés sont particulièrement chargés et doivent subir un traitement spécifique afin d'être stabilisés. Quant à la pollution dissoute, elle n’est que très partiellement traitée.
Ces traitements sont indispensables pour extraire des eaux usées les polluants dissous, essentiellement les matières organiques, par l’action de micro-organismes qui par apport d’air sont capables d’absorber ces matières (bactéries aérobies).
L’objectif est, par la sélection des espèces de bactéries, soit de transformer le carbone en CO2, soit de transformer l’azote en nitrates puis les nitrates en azote gaz (N2), soit de stocker le phosphore. Différents procédés biologiques sont employés principalement :
La séparation de l’eau traitée et des boues produites par les bactéries se fait par décantation soit directement dans les lagunes pour les stations rurales, soit dans un ouvrage spécifique appelé clarificateur dans les stations urbaines. L'eau récupérée en surface est rejetée dans le milieu naturel.
Un dispositif de prélèvement automatique ou un prélèvement manuel permet l'analyse régulière d'échantillons d'eau, afin de s'assurer des performances du traitement.
Le traitement de la pollution conduit à la production de boues, dont il faut régulièrement extraire le surplus de la filière de traitement de l'eau. Ces boues résiduaires sont déshydratées, afin d'en extraire l'eau et d'en réduire le volume.
La déshydratation est effectuée le plus souvent de manière mécanique, par filtration, dans le local de traitement des boues ou par une unité mobile.
Celles-ci sont ensuite évacuées directement vers la filière d'élimination (compostage, mise en centre d'enfouissement technique) ou stockées sur le site de la station en vue de leur épandage en agriculture.
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