Les différents lagunages
Le principe du lagunage Le principe de lagunage repose essentiellement sur la dégradation de la matière organique contenue dans les eaux usées, par une chaîne alimentaire de microorganismes colonisant successivement les différents bassins et se livrant à des phénomènes de compétition et de prédation. Les espèces varient en quantité et en nature selon les caractéristiques du milieu : nature des effluents à traiter, charge organique, conditions climatiques, profondeur d’eau. Il s’agit donc, dans cette technique, d’une part de favoriser le lent écoulement de l’eau dans des bassins successifs, et d’autre part de s’appuyer sur une association biologique couvrant toute une chaîne alimentaire, à savoir : les bactéries aérobies les bactéries anaérobies les algues et phytoplancton le zooplancton dans certains cas Dans ces conditions, il est possible d’obtenir une excellente dépollution organique et une très bonne décontamination microbienne. La biologie des bassins Les bactéries absorbent la matière organique et rejettent des substances minérales et des gaz. En fonction des caractéristiques du milieu, certains types de bactéries se développent, croissent, éliminent les déchets puis chutent en nombre pour laisser la place à d’autres familles qui à leur tour colonisent les eaux. On peut citer les bactéries du cycle de l’azote qui sont aérobies et vivent dans la partie supérieur des bassins. Les bactéries anaérobies méthanogènes, se développe au niveau des sédiments du premier bassin appelé le bassin de décantation car les substances toxiques non dégradables tels que les phénols, hydrocarbures, détergents et métaux lourds s’y déposent par sédimentation et ne risque plus de s’accumuler dans la chaîne alimentaire. Ainsi le processus d’épuration biologique d’oxygénation pourra se poursuivre sans danger dans les autres bassins dits de maturation et de finition. Les différents types de lagunage Tous les systèmes de lagunage permettent d’abaisser les valeurs des paramètres suivant : MES, DBO5, DCO aux objectifs fixés par les normes. Parmi les ouvrages les plus utilisés, on retrouve les étangs à lagunage naturel (à microphytes ou à macrophytes) et les étangs aérés facultatifs (aérobie et anaérobie) le lagunage naturel Le lagunage naturel repose sur la présence équilibrée de bactéries aérobies en culture libre et d’algues. Le mécanisme de base sur lequel il repose est la photosynthèse. La tranche d’eau supérieure des bassins est exposée à la lumière, permettant la croissance d’algues qui produisent l’oxygène nécessaire au développement et au maintient des bactéries aérobies. En fond de bassin, où la lumière ne pénètre pas, ce sont des bactéries anaérobies qui dégradent les sédiments issus de la décantation de la matière organique. le lagunage à microphytes Les microphytes sont des microalgues qui tirent profit des éléments contenus dans les eaux usées. le lagunage à macrophytes Dans une formule complémentaire, on peut cultiver des macrophytes (roseaux ou lentilles d’eau) dans le bassin terminal afin d’optimiser l’épuration, d’augmenter l’oxygénation et d’éliminer au maximum les matières en suspension. Les macrophytes absorbent l’azote et le phosphate, augmente le niveau d’oxygène dissous et restreignent la pénétration de lumière. Cette réduction de lumière permet le contrôle de la production d’algues. les étangs aérés facultatifs Les étangs aérés facultatifs sont constitués de bassins dans lesquels l’oxygénation est réalisée au moyen de diffuseurs d’air installés au fond des bassins ou d’aérateurs de surface. Les étangs sont subdivisés en trois couches; une zone aérée, facultative et anaérobie au fond des bassins. Les étangs sont en condition de mélange partiel, c’est-à-dire que l’énergie de brassage est insuffisante pour éviter des dépôts. Seule une partie des matières solides est maintenue en suspension. Une partie des matières en suspension décantent au fond des bassins, où elles constituent les boues qui entrent en digestion anaérobie. Les boues se déposent au fond des bassins, s'y minéralisent et sont retirées au bout d'une dizaine d'années.Les charges organiques appliquées et les matières organiques solubles provenant de la digestion des boues sont oxydées dans les zones supérieures aérobies. Pour obtenir un effluent clarifié, il est nécessaire de prévoir une zone sans apport d’air à la fin du dernier étang ou un dernier étang non aéré. Un dégrillage en amont des étangs aérés peut être considéré. Il a pour but de réduire la quantité de résidus à la surface et sur les rives des étangs et de minimiser la présence de déchets, laquelle est peu souhaitable dans les boues susceptibles d’être valorisées. Il est reconnu que pour un temps de rétention total donné, le rendement augmente avec le nombre de cellules en série, du moins jusqu’à un total de quatre cellules. Dans les très grandes installations où la capacité requise nécessite l’établissement de plus de quatre étangs, on considère alors deux séries d’étangs ou plus en parallèle. Par ailleurs, même si le traitement par étangs aérés facultatifs n'est pas en soi une méthode de désinfection, il est bien connu que les microorganismes entériques humains survivent difficilement dans un environnement de ce genre. Plus le temps de rétention dans les étangs est long, plus l'élimination est grande. Dans les cas où une exigence de rejet en coliformes fécaux s’applique, il faut vérifier, en plus du temps de rétention requis pour l’enlèvement de la DBO5, si le temps de rétention est suffisant pour permettre d'atteindre la concentration visée de coliformes fécaux à l'effluent. Dans les étangs aérés facultatifs, le système d’aération doit fournir une quantité d’oxygène suffisante pour satisfaire aux demandes carbonée et azotée dans chaque étang pour chaque condition particulière d’alimentation en tenant compte des diverses formes d’activités biologiques qui se produisent dans les étangs. Il doit aussi assurer une dispersion adéquate de l’oxygène dissous. Il est de mise de vérifier si le système d’aération est assez flexible pour répondre à certaines conditions extrêmes comme la reprise printanière, les conditions de débit de nappe basse avec une température de 25 °C en été et les conditions de demande réduite de DBO5 en hiver. Le type de système d’aération le plus utilisé dans les étangs aérés facultatifs au Québec est un système constitué de soufflantes qui alimentent des conduites d’air munies d’orifices placées dans les bassins. Les orifices sont surmontés de diffuseurs, ou tubes statiques, dans lesquels se crée un effet de pompage par entraînement d’air favorisant la diffusion et le transfert de l’oxygène. Quelques installations ont également été réalisées avec des aérateurs de surface. Deux types d’aérateurs de surface ont été utilisés. L’un de ces systèmes consiste en un aérateur monté sur flotteur et muni d’une hélice submergée, entraînée par un moteur électrique situé hors de l’eau, qui induit un débit d’air atmosphérique sous la surface de l’eau. L’autre système est constitué de jets auto-aspirants montés sur flotteurs ou sur une rampe et alimentés en eaux usées au moyen d’une pompe submersible. Le rendement attendu en DBO5 pour les étangs aérés est calculé à l’aide du modèle mathématique. Pour uniformiser les exigences de rejet, les étangs aérés sont classés en trois niveaux de rendement en fonction du nombre d’étangs en série et du temps de rétention total avant majoration pour l’accumulation des boues et la formation d’un couvert de glace. étangs aérés facultatifs
cohorte 2014 - 2015