Aérobie : boues activées

Le traitement biologique par biomasse libre est actuellement le plus utilisé pour l'épuration des eaux résiduaires urbaines.

Le principe général de ce procédé consiste à accélérer le processus d'oxydation naturelle de la matière organique qui survient dans les milieux récepteurs.

Il est principalement mis en oeuvre par la technique des boues activées.

Le traitement le plus utilisé

L'origine des boues activées résulte des observations de ARDEN et LOCKETT qui, en 1914, constatèrent que des agglomérats bactériens se forment spontanément, lors de l'aération prolongée d'une eau résiduaire urbaine. La matière organique est, d'une part, convertie en matière vivante et, d'autre part, minéralisée.

Les agglomérats bactériens peuvent ensuite être séparés de l'eau traitée par simple décantation, les phases d'aération et de décantation étant initialement réalisées dans le même bassin.

Très rapidement, la phase de décantation fut isolée dans un second bassin, ce qui permit un fonctionnement continu du procédé. La technique des boues activées était née.

On voit donc qu'elle se met en oeuvre par la combinaison de 3 dispositifs :

  • un réacteur biologique où sera sélectionnée une biomasse apte à la décantation,
  • un système d'aération fournissant l'oxygène nécessaire à la biologie,
  • un ouvrage de séparation, essentiellement par décantation, où l'eau purifiée sera séparée de la biomasse formée.

Aperçu des filières de traitement

Le traitement des eaux résiduaires urbaines par le procédé des boues activées consiste essentiellement :

  • au niveau des prétraitements, retenir sur une grille les filasses et autres particules de taille supérieure au cm généralement, puis à piéger dans un ouvrage combiné les sables et grossiers qui décanteront et les flottants (graisses ou autres composants d'origine végétale ou animale). Les déchets ainsi récupérés, représentant un faible volume relatif, sont couramment stockés en bennes puis évacués. Toutefois, il est possible de les incinérer ou de les traiter (procédé Biolix ™ pour les graisses) ;

  • au niveau d'un décanteur, retenir une grande partie des matières en suspension qui donnera les boues primaires. A ce niveau on peut, en plus, "aider" une partie de la pollution dissoute (appelée colloïdes), qui décante très mal, à devenir de la pollution particulaire en ajoutant un coagulant (généralement un sel ferrique) : on parle alors de boue physico-chimique. Cette opération a, en outre, l'intérêt de précipiter une grande partie du phosphore ;

  • au niveau d'un bassin de boues activées : à mettre en contact l'eau débarrassée de l'essentiel de ses matières en suspension (MES) avec une biomasse active. La pollution, essentiellement dissoute, sera alors soit oxydée et relarguée dans l'atmosphère sous forme de CO2, soit transformée en biomasse. Le traiteur d'eau s'arrange, en outre, pour que cette biomasse forme un « beau » floc, ayant de bonnes propriétés de décantation , afin de la récupérer dans un deuxième ouvrage appelé clarificateur. Le fonctionnement du procédé repose sur le recyclage, dans le bassin biologique, d'une grande partie des boues stockées dans le clarificateur ; l'autre partie, appelée boues en excès, étant extraite vers la filière de traitement des boues.

Dégrader aussi l'azote et le phosphore

Zoom

Selon le dimensionnement des bassins et les conditions d'aération, cette étape biologique peut dégrader non seulement une grande partie de la pollution carbonée (DCO et DBO5), mais également de l'azote (qui peut être restitué sous forme de N2 gazeux) et du phosphore (piégé dans les boues, éventuellement par ajout d'un coagulant).


De multiples variantes existent : par exemple, on peut se passer d'un traitement primaire et envoyer directement les eaux brutes prétraitées sur les bassins biologiques.



Inversement, beaucoup de stations d'épuration se contentent d'un décanteur primaire (avec une coagulation pour précipiter colloïdes et phosphores) si le milieu récepteur n'est pas trop sensible (exemple: fleuve à gros débit, peu pollué, dans une zone rurale).



Précisons enfin que le traitement de l'eau élimine la majeure partie des germes pathogènes contenus dans les eaux brutes, soit en les tuant, soit en les évacuant dans les boues.


Toutefois, sur certaines stations d'épuration, le traitement de l'eau peut être affiné par une étape de finition visant à réduire les matières en suspension (MES) et le phosphore résiduel par exemple (par filtration et post-précipitation), et/ou à désinfecter les eaux traitées au chlore ou aux UV en vue d'une utilisation agricole, d'un rejet en milieu très sensible (conchyliculture...).