Le traitement des eaux usées est le processus d'élimination des polluants des eaux usées, qui sont générés par les activités humaines telles que les pratiques domestiques, industrielles et agricoles. L'objectif du traitement des eaux usées est de produire une eau traitée qui peut être rejetée dans l'environnement ou réutilisée.
Il y a plusieurs étapes impliquées dans le traitement des eaux usées, qui peuvent inclure :
Traitement préliminaire:
Le traitement préliminaire est la première étape du traitement des eaux usées et implique l'élimination physique des gros solides et des débris des eaux usées. Ceci est fait pour protéger les processus de traitement en aval, empêcher le colmatage des tuyaux et des équipements et améliorer l'efficacité des étapes de traitement ultérieures.
Voici les méthodes courantes utilisées dans le traitement préliminaire :
Dégrillage : Les eaux usées s'écoulent à travers un tamis avec des ouvertures de différentes tailles pour éliminer les gros objets tels que les bâtons, les chiffons, les plastiques et autres débris. Les matériaux collectés sont ensuite déposés dans une décharge.
Dessableur : Les eaux usées passent dans un dessableur pour éliminer les solides inorganiques comme le sable, le gravier et d'autres matériaux lourds. Ceci est fait pour éviter l'usure des équipements en aval.
Égalisation du débit : Il s'agit d'un processus qui aide à lisser les fluctuations du débit des eaux usées. Cela implique l'utilisation d'un réservoir de stockage pour retenir les eaux usées pendant les périodes de débit élevé et les rejeter pendant les périodes de faible débit.
Élimination de la graisse, de l'huile et de la graisse (FOG) : le FOG est éliminé à l'aide d'un piège à graisse, qui est un dispositif qui sépare et collecte le FOG des eaux usées. Cela empêche le FOG de boucher les tuyaux et les équipements en aval.
Après un traitement préliminaire, les eaux usées sont prêtes pour un traitement ultérieur par des procédés de traitement secondaire et tertiaire pour éliminer les matières organiques dissoutes et en suspension et les contaminants nocifs avant d'être rejetées ou réutilisées.
Traitement primaire:
Le traitement primaire est la deuxième étape du traitement des eaux usées et implique l'élimination physique et chimique des solides décantables et en suspension des eaux usées. Le but du traitement primaire est d'éliminer autant de solides organiques et inorganiques que possible avant que les eaux usées ne soient soumises à un traitement secondaire ou tertiaire. Voici les méthodes courantes utilisées dans le traitement primaire :
Sédimentation : Les eaux usées sont retenues dans un réservoir de sédimentation ou un clarificateur, ce qui permet aux solides décantables de se déposer au fond du réservoir. Les matières solides décantées, appelées boues primaires, sont ensuite retirées et envoyées vers un procédé de traitement des boues. Le liquide clarifié, appelé effluent, est envoyé pour un traitement ultérieur.
Coagulation et floculation : Dans ce processus, des produits chimiques sont ajoutés aux eaux usées pour aider les particules à coaguler et à former des amas plus gros, appelés flocs. Les flocs peuvent alors être plus facilement éliminés par sédimentation ou filtration. Les produits chimiques utilisés dans la coagulation et la floculation comprennent le sulfate d'aluminium (alun) et le chlorure ferrique.
Égalisation : L'égalisation est le processus d'équilibrage de l'afflux d'eaux usées vers la station d'épuration. Cela se fait en utilisant un réservoir de rétention pour stocker temporairement les eaux usées avant qu'elles n'entrent dans le processus de traitement. Cela aide à réduire les débits de pointe et aide à maintenir des conditions constantes pour les processus de traitement en aval.
Ajustement du pH : Un ajustement du pH peut être nécessaire si le pH des eaux usées est trop élevé ou trop bas. L'ajout d'acides ou de bases peut aider à ajuster le pH à la plage optimale pour le traitement.
Après le traitement primaire, les eaux usées sont soumises à un traitement secondaire, qui implique le traitement biologique des matières organiques dissoutes et en suspension, ou à un traitement tertiaire, qui implique des procédés de traitement avancés pour éliminer des contaminants spécifiques.
Traitement secondaire:
Le traitement secondaire est la troisième étape du traitement des eaux usées et implique l'élimination biologique des matières organiques dissoutes et en suspension des eaux usées. Le but du traitement secondaire est de poursuivre le traitement des eaux usées qui ont subi un traitement primaire et de les préparer pour le rejet ou la réutilisation. Voici les méthodes courantes utilisées dans le traitement secondaire :
Processus de boues activées : dans ce processus, les eaux usées sont mélangées à une culture de micro-organismes, y compris des bactéries et des champignons, qui consomment et décomposent la matière organique dans les eaux usées. Le mélange, appelé boues activées, est ensuite séparé de l'eau traitée à l'aide de bassins de décantation. L'eau traitée peut ensuite être envoyée pour un traitement ultérieur ou rejetée.
Filtre goutte à goutte : Dans ce procédé, les eaux usées sont pulvérisées sur un lit de roches ou de supports plastiques, sur lequel un biofilm de micro-organismes s'est développé. Les micro-organismes consomment la matière organique des eaux usées lorsqu'elle ruisselle sur le milieu. L'eau traitée est ensuite collectée au fond du filtre et envoyée pour un traitement ultérieur.
Contacteur biologique rotatif : dans ce processus, les eaux usées sont pulvérisées sur un disque ou un tambour rotatif, qui est recouvert d'un biofilm de micro-organismes. Au fur et à mesure que le disque tourne, les micro-organismes consomment la matière organique des eaux usées. L'eau traitée est ensuite collectée et envoyée pour un traitement ultérieur.
Réacteur discontinu séquentiel : dans ce procédé, les eaux usées sont traitées par lots, où elles subissent plusieurs étapes de traitement biologique. Chaque étape implique un ensemble différent de micro-organismes qui décomposent la matière organique dans les eaux usées. L'eau traitée est ensuite collectée et envoyée pour un traitement ultérieur.
Après le traitement secondaire, les eaux usées sont généralement soumises à un traitement tertiaire, qui implique des processus de traitement avancés pour éliminer des contaminants spécifiques. Ceci est fait pour s'assurer que les eaux usées traitées répondent aux normes de qualité requises pour le rejet ou la réutilisation.
Traitement tertiaire:
Le procédé des boues activées est un procédé de traitement biologique couramment utilisé dans les usines de traitement des eaux usées pour éliminer la matière organique, l'azote et le phosphore des eaux usées. Il s'agit d'un type de traitement secondaire qui suit les processus de traitement primaire, tels que le criblage, le dessablage et la sédimentation.
Dans le procédé à boues activées, les eaux usées sont mélangées à une culture microbienne, appelée « boues activées », dans un bassin d'aération. La boue activée est un mélange de micro-organismes, tels que des bactéries, des protozoaires et des champignons, qui consomment la matière organique des eaux usées et la convertissent en biomasse microbienne, en dioxyde de carbone et en eau.
Le réservoir d'aération est généralement équipé de dispositifs d'aération diffuse ou d'aérateurs mécaniques pour fournir de l'oxygène aux micro-organismes, favorisant leur croissance et leur activité. Le processus d'aération prend généralement plusieurs heures et nécessite un niveau élevé d'oxygène dissous pour soutenir le métabolisme aérobie des micro-organismes.
Après le processus d'aération, les eaux usées sont dirigées vers un clarificateur secondaire ou un décanteur, où les boues activées et les solides en suspension restants peuvent se déposer. Les boues décantées sont ensuite renvoyées dans le bassin d'aération pour poursuivre le processus de traitement, tandis que l'eau clarifiée est dirigée vers d'autres processus de traitement, tels que le traitement tertiaire ou la désinfection, avant d'être rejetée ou réutilisée.
Pour maintenir l'efficacité du procédé de boues activées, la culture microbienne doit être soigneusement surveillée et contrôlée. Des facteurs tels que la concentration en oxygène dissous, la disponibilité des nutriments, le pH et la température doivent être maintenus dans une plage spécifique pour favoriser la croissance et l'activité des micro-organismes et garantir un effluent de haute qualité. De plus, les boues en excès doivent être périodiquement éliminées du procédé pour empêcher l'accumulation de solides inertes et maintenir la population microbienne souhaitée.
Après traitement, les eaux usées sont généralement rejetées dans un plan d'eau récepteur ou réutilisées à des fins non potables telles que l'irrigation ou des procédés industriels.
Le traitement des eaux usées est un processus important pour la protection de la santé publique et de l'environnement. Un traitement approprié aide à prévenir la propagation des maladies d'origine hydrique, à réduire la pollution des cours d'eau et à conserver les ressources en eau.