Le traitement biologique : grandeurs caractristiques

Cultures fixes : Le Lit BactrienPrincipe : Ruissellement vertical de l'effluent travers un matriau poreux qui sert de support aux bactries puratricesConception : Dcantation primaire (viter colmatage du matriau) Matriau : pouzzolane (roche volcanique), lige ou matriau plastique alvol Alternance alimentation/repos du matriau => arrosage par chasse et sprinkler (= tourniquet) Aration du matriau Volume : 5 10 EH/m3 Hauteur : 1 4 m

Les lits bactriens

Les lits bactriensVariantes : Hauteur plus importante avec clarification avec ou sans recirculation des boues Recirculation eau traite en tte de lit Combinaison de filires (lagunage, filtration...) ou addition de lits en srie (Royaume Uni)Cot (filire type 1000 EH) Investissement: 178 /EH Exploitation: 7 /EH/an Performances possibles : DBO5 < 35 mg/l DCO < 125 mg/l MES < 30 mg/l NGL 50%

Les lits bactriensDomaine conseill dapplication : 300 EH 2000 EH

AvantagesInconvnients Dpense nergtique nulle faible (pompage) Entretien simple mais rgulier Boues bien paissies grce au dcanteur-digesteur Sensibilit au colmatage (sprinkler) Sensibilit au froid Ncessit prtraitements et dcantation primaire efficaces Risque de pullulation d'insectes Abattement limit de l'azote

Cultures fixes : Les disques biologiquesPrincipe : Passage de leffluent travers des disques poreuxConception : Dcantation primaire Charge organique: 7 9 gDBO5/m/j Matriau plastique lger et poreux (polystyrne) Aration => rotation des disques (1 3 tr/mn) Clarificateur

Cultures fixes : Les disques biologiquesCot (filire type 1000 EH) Investissement: 216 /EH Exploitation: 7 /EH/an

Performances possiblesDBO5 < 35 mg/lMES < 30 mg/lDCO < 125 mg/lNGL 25%

Les disques biologiquesDomaine conseill dapplication : 300 EH 2800 EH

AvantagesInconvnients Consommation nergtique modre (1 kWh/kg DBO5 limin) Boues bien paissies grce au dcanteur-digesteur Sensibilit au intempries (couverture des disques obligatoire) Ncessit prtraitements et dcantation primaire efficaces Abattement limit de l'azote Comptences ncessaire en lectromcanique

Cultures fixes sur support finPrincipe : Infiltration verticale travers matriau de faible granulomtrie servant de support pour les bactries puratricesConception : Faible granulomtrie + dpts en surface + saturation en eau des couches superficielles => diffusion difficile de l'oxygne => ncessit alternance phases alimentation/repos (repos = 2*alimentation) => ncessit plusieurs massifs filtrants en parallle Rpartition homogne de l'effluent la surface des filtres + diffusion difficile de l'oxygne => alimentation par bches Accessibilit du massif filtrant pour entretien (matrise des phnomnes de colmatage) Nature du matriau: rapport (sable, gravier...) ou sol en place

Conception (suite) : Mode de rejet : eau superficielle => ouvrages tanchs et drains infiltration dans le sol => tudes pdologiques, gologiques et hydrogologiques raliser ( vrifier : protection des nappes, remontes des nappes...) Capacits limites au plan hydraulique => Adapts rseaux sparatifs (si unitaire => surverse en surface des filtres pour viter anarobiose) Performances possibles : DBO5 < 25 mg/l DCO < 90 mg/l MES < 30 mg/l Ntk < 10 mg/ Pt : rendement faibleClassification des procds (CEMAGREF)Cultures fixes sur support fin

Diffrents procds de cultures fixes

Les filtres sablesDonnes spcifiques: dcantation pralable alimentation: goulotte centrale dbordement ou sprinkler utilisation possible en traitement complmentaireCot (filire type 1000 EH) Investissement: 186 /EH Exploitation: 6 /EH/an

Les filtres sablesDomaine d'application conseill : 200 EH 1100 EH

AvantagesInconvnients Procd simple Donne de bonnes performances puratoires Exploitation simple et rapide mais rgulire Ncessit dcantation primaire efficace Scarification voire enlvement des dpts priodiquement Adaptation limite aux surcharges hydrauliques

Les filtres plants de roseauxDonnes spcifiques: Pas de dcantation pralable 2 tages de filtres Roseaux vitant colmatage Rduction en masse des boues de 65% Accroissement en hauteur des dpots: 1,5 cm/an

Cot (filire type 1000 EH): Investissement: 191 Exploitation: 5 /EH/an

Les filtres plants de roseauxDomaine d'application conseill : 50 EH 1200 EH

AvantagesInconvnients Pas de dcantation pralable Gestion des boues rduite au minimum Exploitation simple, rapide mais rgulire Faucardage annuel de la partie arienne des roseaux

Cultures libres : les boues activesObjectif : Intensifier le phnomne dautopurationPrincipe : Dveloppement d'un floc bactrien en brassant suffisamment pour viter dcantation des flocs et en fournissant l'oxygne ncessaire la prolifration microbienne

Conception : Choix de la classe de charge organique en tenant compte de la production spcifique de boues croissance bactrienneauto-oxydation des bactries la consommation d'oxygne oxydation directe de la matire organique 0,6 kgO2/kgDBO5oxydation indirecte 0,1 0,9 kgO2/kgDBO5 selon ge de boueoxydation de l'ammoniaque (nitrification) 0,9 kgO2/kgDBO5 du volume des ouvragesCultures libres : les boues actives

Aration + brassage : Arateurs de surface Injecteurs d'air Pompes Oxygne purClarification (dcantation secondaire) : sparation eau pure/boues Simple (idem dcanteur primaire) Racl Avec succionRecirculation : maintien de la biomasse minimum ncessaire dans le bassin d'aration, par pompage et renvoi en tte de station recommand : 100% du dbit entrantExtraction des boues en excs: partir du circuit de recirculationCultures libres : les boues actives

Cot (filire type 1000 EH) : investissement : 227 /EH exploitation : 11 /EH/an

Performances possibles :DBO5 < 10 mg/lNGL >80%Pt 20%Domaine d'application conseill : 1000 EH Cultures libres : les boues actives

AvantagesInconvnients Filire performante sur tous les paramtres Cots d'investissement et d'exploitation levs Exploitation par personnel qualifi

Cultures libres : le lagunage naturelPrincipe :Prsence quilibre de bactries arobies et d'algues. Oxygne ncessaire aux bactries est fourni par la photosynthse.

Conception : Dimensionnement : 11 m/EH sur 3 bassins 1er: 6 m/EH abattement de la pollution carbone, dveloppement algues microscopiques 2me: 2,5 m/EH abattement de N et P, rduction concentration en algues 3me: 2,5 m/EH finition du traitement Profondeur : environ 1m (pntration de lumire suffisante) tanchit : impermabilit naturelle du sol ou impermabilisation (compactage, traitement des sols ou gomembrane) Forme des bassins : absence de zones anguleuses (=> zones mortes), 1er bassin : L/l

Cot (filire type 1000 EH) : Investissement : 117 /EH Exploitation : 5 /EH/an (hors curages et lutte contre lentilles d'eau)Performances possibles : DBO5: prsence d'algues => perte de sens du paramtre DCO < 125 mg/l MES < 150 mg/l NGL 70% Pt 60%

Domaine conseill : 200 EH 1500 EHCultures libres : le lagunage naturel

Cultures libres : le lagunage naturel

AvantagesInconvnients Facilit d'exploitation Bons rendements sur N et P Bonne limination des germes pathognes en t Adaptation aux fortes variations de charge hydraulique (effet tampon des bassins) Consommation nergtique nulle si terrain propice Gnie civil rudimentaire Emprise au sol importante Natures du sol et sous-sol dterminantes limination moyenne de la pollution organique Qualit du rejet variable selon les saisons Forte sensibilit aux effluents concentrs/septiques Contraintes ponctuelles lourdes: curage Matrise limite des processus puratoires

Cultures libres : le lagunage arPrincipe : Assimilable boues actives en aration prolonge, sans recirculation

Conception : Dimensionnement : 4 m/EH dont Aration : 3 m/EH Dcantation : 0,6 1 m/EH Aration (2 kgO2/kg DBO5) + brassage Profondeur En aration 2 3,5 En dcantation 1 m Lagune d'aration de forme simple Lagune de dcantation rectangulaire (L/l entre 2 et 3) tanchit: impermabilit naturelle du sol ou impermabilisation (compactage, traitement des sols ou gomembrane)

Cot (filire type 1000 EH)Investissement: 127 /EHExploitation: 6/EH/anCultures libres : le lagunage arPerformances possiblesDBO5 = 35 mg/lN et P: 25-30%

Domaine conseill : 400 EH 2000 EHCultures libres : le lagunage ar

Avantages Inconvnients Tolrant variations de charges importantes, effluents trs concentrs, arrive occasionnelle de produits toxiques Curage des boues tous les 2 ans Gnie civil rudimentaire Emprise au sol importante Natures du sol et sous-sol dterminantes Qualit de rejet moyenne sur tous les paramtres Entretien des moteurs => pesonnel qualifi Nuisances sonores Forte consommation nergtique

Comparatif des filires Emprise foncire

Donnes 1996, tude FNDAE n22 filires d'puration adaptes aux petites collectivitsComparatif des filires Cots sur 20 ans (filire type 1000 EH)

Traitement de la pollution azote Eau brute : 70 mg/l Objectifs UE : 10 15 mg/l ou 70% Par voie physico-chimique (choration, lectrodialyse, rsines changeuses d'ions, strippage de l'ammoniaque): faibles rendements et cots prohibitifs Par voie biologique : solution la plus comptitive

Traitement de la pollution azoteMcanisme d'limination (3 ractions) Assimilation : utilisation par la synthse bactrienne

Nitrification : transformation en nitrates Par bactries autotrophes (nitrosomas et nitrobacter) Racteur biologique en faible charge organique (car taux de croissance faible des bactries nitrifiantes) Teneur en oxygne leve (2 3 mg/l) car besoins importants : 4,25 mg O2/mg NH4 Entraine acidification du milieu (par consommation bicarbonates)

Dnitrification : transformation en azote gazeux Bactries anarobies => concentration O2 < 0,5 mg/l Relargage O2 : 2,8 mg O2/mg NO3 Alcalinisation du milieu (relargage bicarbonates)

Traitement de la pollution azoteTraitements assurant une nitrification : Boues actives en aration prolonge (faible charge) Lits bactriens faible charge Disques biologiques (charge < 15 g DBO5/m/j)Traitement assurant nitri/dnitrification : boues actives avec bassin d'anoxie Bassin brass et non ar Rduction demande en oxygne dans le bassin d'aration (relargage d'O2 par les nitrates) Ouvrages 2 fois plus grands que pour traitement de la pollution carbone Augmentation 10% de la consommation d'nergie

Traitement de la pollution phosphore Eau brute : 15 mg/l Objectif Union Europenne : 1 2 mg/l ou 80% Station biologique classique : rendement 20 30% => rejet 10 mg/l 2 types de traitement : Dphosphatation chimique Dphosphatation biologique

Traitement de la pollution phosphoreDphosphatation chimique : prcipitation par sels d'aluminium, de fer ou de calcium (chaux) Rapport Fe (ou Al)/P = 1,5 2 selon objectif de traitement Chaux => remonter pH 9,5-10 (prcipitation + rapide) Point d'injection en amont bassin d'aration, dans bassin d'aration (+ utilise) ou aval clarificateur Production de boue : +40 65% Surcot : +10%

Traitement de la pollution phosphoreDphosphatation biologiquePar bactries arobies (acinetobacter) qui vont stocker actate produit par bactries anarobies Ingurgitation actate consomme poly-P Alternance phases anarobies et arobies (anoxie considr comme arobie dans ce cas)Nitrates perturbateurs Dnitrification pousse ncessaireDiffrentes combinaisons de bassinsRendements obtenus : 50 65% (ajout de ractifs chimiques ncessaires)conomie (malgr injections ractif complmentaires) : - 50%

7. Lassainissement pluvial

Deuxime partie :

leau potable