Les Stations d’Epurations et de Traitements des Eaux

Les stations d’épuration représentent un cas à particulier des « réservoirs », de par leurs fonctions spécifiques.
Une station d’épuration est destinée à recevoir des eaux usées, ce terme englobe, principalement, les eaux ménagères et les eaux provenant de l’industrie, afin d’en assurer le traitement dans le but de les rejeter après leur épuration, dans un cours d’eau ou à la mer.

Il est donc impératif que ces rejets n’engendrent pas de nuisances et ne soient pas polluants, d’où la nécessité d’un traitement efficace et sûr en stations d’épuration.

Les principales pollutions à traiter en stations d’épuration sont :

  • les pollutions organiques : rejets de matières organiques provenant des eaux domestiques et de l’industrie (notamment industrie alimentaire, chimiques), etc…
  • les pollutions par les rejets d’azote, nitrate, de phosphore, etc… : proviennent des activités industrielles de fabrication d’engrais, des produits soufrés, d’activités agricoles, ect…
  • les pollutions bactériologiques : proviennent des eaux usées, des industries agro-alimentaires diverses, des abattoirs, ect…
  • les pollutions domestiques : de par les rejets ménagers divers et dangereux (lessives, produits d’origines médicales, peintures, ect… « dans ce domaine, on trouve de tout » !!!).
  • les pollutions agricoles : par les engrais, les pesticides, les rejets de l’élevage, etc.
  • les pollutions urbaines : induite par tout ce qui est collecté dans les réseaux d’égout des villes, etc.
  • les pollutions toxiques : tels que produits chimiques, non ou difficilement dégradables, les métaux lourds, les hydrocarbures, les rejets de certaines activités industrielles, etc.
  • les pollutions diverses : thermiques (rejets d’eaux chaudes des centrales nucléaires), celles provoquées par matériaux radio-actifs, etc.
  • enfin toutes les pollutions qui vont entraîner une atteinte, un déséquilibre ou une disparition, à court ou à long terme de l’écho système naturel.
  • Le rôle des stations d’épuration est donc particulièrement important face aux différents problèmes de pollution.

L’agressivité des eaux usées dépend de la nature des rejets, de leurs concentrations, de leurs pH, de leurs températures, de leurs teneurs en oxygène, etc.

On sait combien il est important de bien « sécuriser » ces Ouvrages sensibles, ceci par des revêtements spéciaux bien adaptés.

Les Experts en pathologies des bétons sont souvent sollicités pour définir les produits qu’il convient de mettre en œuvre afin de protéger les bétons dans cet environnement très agressif et spécifique, qu’impose le traitement des eaux usées.

Leur rôle est de vous conseiller et vous aider dans le choix des revêtements de protection des supports, qui seront définis en fonction des agressions auxquelles devront résister les Ouvrages à protéger, à étancher ou destinés à être réparer.

*Selon le Fascicule 74 :
Les stations d’épuration sont des Ouvrages contenant de l’eau éventuellement chargée de matières dissoutes ou en suspension et faisant partie des stations de traitement d’eau avant rejet.

Elles sont principalement constituées de plusieurs Ouvrages ayant chacun une fonction définie, et dont l’appellation peut être par exemple :

  • bassin ou fosse de relevage, bassin d’aération, bassin de mélange, bassin tampon, débourbeur, cuve de contact ( chlore, ozone ), décanteur, dégrilleur, déssableur, déshuileur, digesteur, clarificateur, épaississeur, filtre, ouvrage de stockage, bacs de stockage des boues, ect…….

Le parcourt de l’eau usée dans une station d’épuration est assez complexe et comprend de nombreuses étapes utilisant chacune un Ouvrage spécifique.

Les principales phases type de l’épuration sont : le pré-traitement couvert, afin d’éviter les nuisances olfactives, qui comporte le dégrillage, le dessablage et le dégraissage.

Ensuite, ces eaux vont subir des traitements biologiques et chimiques, puis seront clarifiées afin de diminuer la quantité d’eau contenue dans les boues activées.

Après traitements et contrôle, ces eaux épurées pourront être rejetées en cours d’eau ou à la mer et les boues résiduelles seront traitées.

Le traitement des boues comprend des phases d’extraction, d’épaississement et de centrifugation dans le but de les assécher.

L’opération suivante sera souvent un chaulage et ensuite un stockage avant une utilisation en épandage agricole.

Mais d’autre type de recyclage des boues peuvent être mis en œuvre de façon à utiliser ces rejets particuliers, ou tout simplement pour les détruire.

Aujourd’hui, environ 60% des boues sont recyclées par la filière agricole, 25% sont dirigées vers des décharges contrôlées et environ 15% sont incinérées.

Tous les rejets des stations d’épuration et des collecteurs sont contrôlés par une procédure d’auto surveillance destinée au système d’assainissement dans son ensemble.
Cela induit un processus de mesures qui doivent être effectuées par les personnes en charge du bon fonctionnement de la station d’épuration.

Ces mesures vont déterminer l’efficacité du système d’épuration en relation avec les normes concernant les rejets et ainsi détecter toutes anomalies de fonctionnement.

Les mesures effectuées intègrent plusieurs valeurs représentatives du bon fonctionnement, des « STEP », on citera quelques termes, tels que :

  • DBO5 : exprime la Demande Biochimique en Oxygène sur 5 jours et c’est de plus un bon indicateur de la pollution organique des eaux usées.

La DBO5 : s’exprime en milligramme d’oxygène par litre ( mgO2/l ) et représente la quantité d’oxygène nécessaire aux micro-organismes pour décomposer dans des conditions d’incubation données et sur 5 jours, les matières organiques et autres qui sont potentiellement métabolisables.

  • DCO : exprime la Demande Chimique en Oxygène, cela représente la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder à partir d’un oxydant chimique puissant et dans des conditions définies, les matières réductrices contenues dans l’eau, en particulier les matières organiques non biodégradables en 5 jours.
  • Le rapport DCO/DBO donne une bonne indication sur la biodégradabilité d’une eau usée. Ce rapport est généralement proche de 2,5 pour une eau usée d’origine domestique.
  • MES : exprime les Matières en Suspension qui représente la fraction non dissoute de la pollution dans laquelle on distingue la partie minérale et la partie organique. La quantité de MES s’exprime en milligrammes par litre ( mg/l ).
  • E.H. : c’est l’équivalent habitant qui représente la charge polluante moyenne journalière par habitant contenue dans les eaux usées. Cette notion d’E.H. sert aussi à déterminer la capacité de traitement d’une station d’épuration urbaine et à évaluer les quantités de boues résiduelles à recycler ou à éliminer. Selon la directive Européenne du 21 mai 1991, on considère qu’1 E.H. correspond à un rejet de 180 litres d’effluent caractérisé par une DBO5 de 60 gr.

Mais selon le type de « STEP », on quantifie aussi d’autres rejets tels:

  • l’azote, l’azote-ammoniacal, les nitrates, les nitrites, le phosphore, le carbone, le soufre, etc. Et les effluents divers, ainsi que les boues d’épuration en général.

Dans le domaine des STEP ou des stations de traitement des eaux, de nombreux problèmes sont à résoudre, notamment ceux posés par l’étanchéité des Ouvrages, par la nature même des effluents et de leurs traitements.

On citera aussi ceux posés par la protection des bétons face aux agressions diverses des produits chimiques entrant dans le processus de traitement des eaux.

Mais, on devra aussi apporter des solutions techniques pour traiter les reprises de bétonnage, les joints, les trous de banches, les fissures, les réparations des bétons, les ré-agréages des supports, les chemins de roulements, etc.

On devra également, en fonction des agressions chimiques, protéger efficacement les parements bétons, notamment dans les cuves, dans les bacs de traitements, dans les canaux d’amenés, dans les regards, les caniveaux, les relevages, les digesteurs, les stockages des boues, les locaux techniques, les rétentions, etc.

On traitera égalent tous les problèmes d’usures, d’abrasions, de chocs thermiques ou dynamiques, ect….et on devra également résoudre les problèmes d’étanchéité à l’eau, mais aussi aux rejets gazeux et à l’air pour des Ouvrages spécifiques.

On devra aussi entretenir et réparer les parties d’Ouvrages agressées ou détériorées, ce qui impliquera de pouvoir identifier l’origine et les causes de ces agressions.

Yves ROQUELLE
Ingénieur Civil E.I.G.

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