18:24 Les eaux usées non traitées peuvent véhiculer des matières solides, une pollution organique, des nutriments et des agents pathogènes. Si ces polluants atteignent les rivières ou les nappes phréatiques, ils peuvent endommager les écosystèmes et présenter des risques sanitaires. Un procédé correctement conçu traitement des eaux usées les élimine étape par étape avant le rejet ou la réutilisation.
Le traitement des eaux usées se déroule en 3 étapes : traitement primaire, secondaire et tertiaire. Le traitement primaire élimine physiquement les gros solides et les matières décantables. Le traitement secondaire fait appel à des micro-organismes pour dégrader la matière organique biodégradable. Le traitement tertiaire assure un affinage poussé par filtration, élimination des nutriments, traitement membranaire et désinfection, afin que l’effluent final respecte des exigences de rejet ou de réutilisation plus strictes.
Quelles sont les trois étapes du traitement des eaux usées ? Comment les eaux usées passent-elles par les traitements primaire, secondaire et tertiaire ?
Les trois étapes du traitement des eaux usées se décrivent généralement ainsi :
Chaque étape du traitement prépare l’eau pour la suivante.
La première étape retire les matières qui peuvent être séparées physiquement. La deuxième s’appuie largement sur une population de micro-organismes qui consomment les polluants biodégradables. La troisième améliore l’effluent final lorsque des exigences de qualité d’eau plus strictes s’appliquent.
Le schéma de principe est le suivant :
Eaux usées brutes
↓
Criblage et dégrillage
↓
Traitement primaire
↓
Traitement biologique secondaire
↓
Traitement tertiaire / avancé
↓
Désinfection
↓
Rejet ou réutilisationSelon l’U.S. Geological Survey, le traitement primaire élimine environ 60 % des matières en suspension, tandis que le traitement secondaire peut en retirer plus de 90 % dans des conditions habituelles.
Ces pourcentages doivent toutefois être pris comme des ordres de grandeur, et non comme des performances garanties pour toutes les stations.
Les performances réelles dépendent de la composition des eaux usées, de la charge hydraulique, de la température, de la conception du procédé, de l’état des équipements et de la qualité de l’exploitation.
Avant les trois étapes officielles de traitement, la plupart des stations d’épuration intègrent un prétraitement.
Cette section protège les pompes, bassins, membranes et équipements biologiques situés en aval.
Les eaux brutes arrivant par le réseau d’assainissement peuvent contenir :
Les grilles retiennent d’abord les objets les plus volumineux.
Les eaux usées peuvent ensuite passer dans un dessableur, où les matières minérales lourdes comme le sable et les graviers se déposent, tandis que la matière organique plus légère poursuit son chemin.
L’EPA cite le dégrillage, la clarification primaire, le traitement biologique secondaire et la désinfection parmi les opérations unitaires courantes des stations municipales.
En général, non.
Dans le modèle courant des trois étapes du traitement des eaux usées, le dégrillage et le dessablage relèvent du prétraitement.
Ils interviennent avant le traitement primaire.
Cette distinction compte pour les entreprises EPC et les exploitants, car les équipements de prétraitement influencent fortement la fiabilité de tout l’aval. Un dégrillage insuffisant peut provoquer :
Un bon traitement commence avant l’étape biologique.
Le traitement primaire repose principalement sur la séparation physique.
Après le dégrillage, les eaux usées passent normalement dans un décanteur primaire. Le courant ralentit : les solides les plus lourds se déposent au fond, tandis que les graisses et les matières flottantes remontent en surface.
Les matières décantées forment les boues primaires.
Des racleurs mécaniques collectent ces solides pour la filière de traitement des boues.
Les matières flottantes peuvent être écumées en surface.
L’eau qui sort du décanteur primaire s’appelle l’effluent primaire.
Elle contient encore :
Le traitement primaire seul suffit donc rarement aux exigences de rejet municipales actuelles.
Son rôle est de réduire la charge avant le traitement biologique.
Les boues primaires peuvent être :
Lors de la digestion anaérobie, des micro-organismes dégradent la matière organique en l’absence d’oxygène et peuvent produire du biogaz.
C’est un maillon important de nombreuses stations, mais il relève de la filière de traitement des boues, et non des trois grandes étapes de traitement de l’eau.
Quelles sont les trois étapes du traitement des eaux usées ? Comment les eaux usées passent-elles par les traitements primaire, secondaire et tertiaire ?
Le traitement secondaire cible surtout la pollution organique biodégradable qui subsiste après la clarification primaire.
Cette étape fait appel au traitement biologique.
Les micro-organismes consomment la matière organique des eaux usées et en transforment une partie en :
L’un des procédés les plus répandus est celui des boues activées.
Parmi les autres technologies biologiques :
Les exigences de l'EPA en matière de traitement secondaire pour les stations d'épuration publiques sont définies en fonction de paramètres tels que la demande biochimique en oxygène sur cinq jours, les matières en suspension et le pH.
Dans un procédé aérobie, les micro-organismes ont besoin d’oxygène pour dégrader les déchets organiques.
L’air est apporté par des diffuseurs ou des équipements d’aération mécanique.
Le réacteur biologique doit donc trouver l’équilibre entre :
Un mauvais pilotage peut réduire l’efficacité du traitement.
Par exemple, un apport d’oxygène insuffisant peut augmenter la demande biochimique en oxygène de l’eau finale ou rendre les performances biologiques instables.
Le procédé à boues activées est l’une des technologies de traitement secondaire les plus connues.
Les eaux usées entrent dans un bassin d’aération, où elles se mélangent à une population concentrée de micro-organismes appelée boues activées.
L’air apporte l’oxygène, tandis que le brassage maintient la biomasse en contact avec les polluants.
L’EPA décrit les boues activées comme un procédé dans lequel les eaux usées et le floc biologique sont mélangés et aérés, afin de convertir les matières dissoutes et colloïdales en une forme qui pourra ensuite être séparée.
Après l’aération, la liqueur mixte passe normalement dans des clarificateurs secondaires.
La biomasse décante.
Une partie des boues est recirculée vers le bassin d’aération pour maintenir une population microbienne saine.
Les boues en excès sont évacuées pour traitement.
Le cycle de base est le suivant :
Effluent primaire
↓
Réacteur d'aération
↓
Décanteur secondaire
↓
Effluent traité
↑
Retour des boues activéesUn système à boues activées bien exploité peut réduire :
Des systèmes biologiques modifiés peuvent aussi cibler :
C’est pourquoi la conception du réacteur secondaire dépend fortement de la norme de rejet à respecter.
Le traitement tertiaire est l’étape de traitement avancé, ou d’affinage, qui suit le traitement primaire et secondaire.
Son objectif est d’éliminer les contaminants qui subsistent après le traitement biologique classique.
Selon le projet, les procédés tertiaires peuvent comprendre :
L’USGS définit le traitement tertiaire des eaux usées comme une séparation biologique, physique ou chimique supplémentaire, au-delà des procédés primaires et secondaires, afin d’obtenir un effluent de meilleure qualité.
Toutes les stations d’épuration n’utilisent pas exactement le même procédé tertiaire.
Les équipements nécessaires dépendent :
Non.
Certaines installations n’ont qu’à respecter les normes de rejet du traitement secondaire.
D’autres exigent un traitement avancé poussé.
Si l’eau finale doit servir d’eau recyclée, un système d’affinage et de désinfection nettement plus performant peut s’imposer.
C’est pourquoi le « traitement tertiaire » désigne un niveau de traitement, et non une machine unique.
La filtration retient les fines particules qui subsistent après le traitement biologique et la clarification.
Les options courantes sont :
Une meilleure élimination des matières en suspension améliore aussi la désinfection en aval, car les particules peuvent parfois protéger les micro-organismes des désinfectants ou du rayonnement UV.
La désinfection vise ensuite à réduire le risque lié aux pathogènes avant le rejet ou la réutilisation de l’eau traitée.
Les méthodes courantes sont :
L’EPA souligne que la filtration associée à une désinfection adaptée est un élément important du traitement tertiaire des eaux recyclées pour les usages exigeant une maîtrise microbienne renforcée.
Pas à elle seule.
La désinfection n’est qu’une barrière parmi d’autres.
Produire une eau potable ou une eau recyclée de très haute qualité peut exiger un traitement bien plus poussé, par exemple :
UF → RO → UV / Oxydation avancée → Affinage final
La conception finale dépend de la réglementation applicable et de l’usage prévu de l’eau réutilisée.
Quelles sont les trois étapes du traitement des eaux usées ? Comment les eaux usées passent-elles par les traitements primaire, secondaire et tertiaire ?
Un bioréacteur à membrane, ou MBR, associe le traitement biologique des eaux usées à une séparation membranaire.
Dans un système classique à boues activées, un clarificateur secondaire sépare la biomasse de l’eau traitée.
Le MBR remplace cette étape de décantation gravitaire, ou la réduit fortement, grâce à la filtration membranaire.
Voici une comparaison simplifiée :
| Procédé classique des boues activées | MBR |
|---|---|
| Réacteur biologique | Réacteur biologique |
| Clarificateur secondaire | Module à membrane |
| Séparation des solides par gravité | Séparation membranaire physique |
| Peut nécessiter une filtration tertiaire | Produit directement un effluent à très faible teneur en matières en suspension |
Le MBR peut ainsi brouiller la frontière traditionnelle entre traitement secondaire et tertiaire.
La dégradation biologique a lieu dans le réacteur, tandis que la membrane constitue une barrière solide contre les particules.
Pour les projets à emprise limitée, aux exigences de rejet strictes ou visant la réutilisation de l’eau, le MBR est une option intéressante.
En tant que fabricant de membranes MBR à fibres creuses, à plaques planes Membranes MBR, et de systèmes de traitement des eaux uséesintégrés, nous évaluons généralement :
La membrane ne remplace pas une véritable ingénierie biologique.
Un bon système MBR dépend toujours de conditions stables dans le réacteur.
Les eaux usées municipales proviennent principalement des habitations, des bâtiments commerciaux et des réseaux d’assainissement publics.
Elles contiennent un mélange relativement bien connu de :
Une station d’épuration municipale peut souvent recourir à des configurations de procédé biologique éprouvées.
Les eaux usées industrielles peuvent être beaucoup plus variables.
Une usine textile peut avoir de la couleur et des produits chimiques.
Une usine agroalimentaire peut présenter une charge organique élevée.
Une usine chimique peut rejeter des composés qui inhibent le traitement biologique.
Un site pharmaceutique peut exiger un affinage spécifique.
Le traitement des eaux usées industrielles doit donc reposer sur une analyse des effluents réels.
Les paramètres importants peuvent inclure :
Une filière de traitement industrielle peut comprendre :
Équilibrage
↓
Réglage du pH
↓
Coagulation / Floculation
↓
Séparation primaire
↓
Réacteur anaérobie ou aérobie
↓
MBR
↓
UF / RO
↓
RéutilisationUne autre usine pourra avoir besoin d’une conception très différente.
C’est pourquoi nous abordons l’ingénierie des eaux usées comme un travail d’intégration de procédés, et non comme le simple choix d’équipements dans un catalogue.
Si l’objectif se limite à un rejet conforme, un traitement secondaire ou tertiaire peut suffire.
Si l’objectif est la réutilisation de l’eau, le procédé requis devient plus exigeant.
L’EPA définit la réutilisation de l’eau comme le traitement des eaux usées pour les employer à nouveau à des fins utiles. L’eau recyclée peut réduire la demande en ressources d’eau douce conventionnelles et offrir un approvisionnement supplémentaire aux collectivités et aux industries.
Parmi les usages possibles :
Plus l’application est sensible, plus les barrières de traitement sont généralement renforcées.
Effluent secondaire
↓
MBR ou UF
↓
Osmose inverse
↓
Désinfection
↓
Réservoir d'eau recycléePour une réutilisation à moindre risque, l’osmose inverse peut ne pas être nécessaire.
Pour une réutilisation industrielle exigeante, un affinage membranaire peut aider à maîtriser les contaminants dissous.
C’est là que les technologies membranaires intégrées apportent de la souplesse.
Le MBR peut éliminer les matières en suspension.
L’UF peut assurer une filtration membranaire complémentaire.
L’osmose inverse peut éliminer les sels dissous.
L’enchaînement adapté dépend de la qualité d’eau finale visée.
Un système de traitement des eaux usées efficace part des données de l’influent et des objectifs de traitement final.
Ne commencez pas par choisir un réacteur ou une membrane.
Commencez par poser les bonnes questions.
Déterminez :
L’eau traitée est-elle destinée à :
Le niveau de traitement requis change radicalement.
Tenez compte de :
Les installations de traitement modernes peuvent utiliser une commande PLC et SCADA pour suivre :
Pour les projets EPC à l’international, les systèmes préassemblés en usine, sur châssis ou en conteneur, simplifient l’installation et la mise en service.
En tant que prestataire orienté ingénierie, nous pouvons intégrer réacteurs biologiques, membranes MBR, UF, osmose inverse, systèmes de dosage, pompes, cuves, armoires de commande et documentation technique au sein d’un système de traitement cohérent.
Car une station réussie n’est pas un simple assemblage de machines.
C’est un procédé.
Le but d’un traitement efficace des eaux usées n’est pas seulement de réussir un contrôle de rejet.
Des eaux usées mal traitées peuvent appauvrir en oxygène les milieux récepteurs, véhiculer des pathogènes, apporter des nutriments et introduire des contaminants toxiques.
L’USGS rappelle que les matières solides en décomposition consomment l’oxygène dont ont besoin les plantes et les animaux aquatiques, et que les eaux usées peuvent aussi introduire des pathogènes et des métaux dans l’environnement.
Le traitement contribue à protéger :
Il permet aussi de transformer l’eau usée en ressource.
Lorsque les eaux usées sont suffisamment traitées, les industries et les collectivités peuvent utiliser de l’eau recyclée au lieu de dépendre entièrement de l’eau douce.
Les eaux usées cessent ainsi d’être un problème d’élimination pour devenir une ressource potentielle.
Les trois grandes étapes sont le traitement primaire, le traitement secondaire et le traitement tertiaire. Le traitement primaire retire les solides décantables, le traitement secondaire utilise des procédés biologiques pour éliminer la pollution biodégradable, et le traitement tertiaire assure un affinage poussé : filtration, élimination des nutriments et désinfection.
Le dégrillage est généralement classé dans le prétraitement, et non dans le traitement primaire.
Il retire les gros objets avant que les eaux usées n’entrent dans la clarification primaire.
Il n’y a pas d’étape plus importante que les autres.
Chaque étape protège ou prépare la suivante. La séparation primaire réduit la charge en solides, le traitement biologique secondaire élimine la pollution organique, et le traitement tertiaire répond à des exigences plus strictes de rejet ou de réutilisation.
Le traitement secondaire est avant tout un procédé biologique.
Des micro-organismes consomment les polluants biodégradables des eaux usées. Les technologies courantes sont les boues activées, les réacteurs à biofilm, les réacteurs biologiques séquentiels et les systèmes MBR.
Le MBR combine les fonctions des deux niveaux.
Son réacteur biologique assure le traitement biologique secondaire, tandis que sa membrane réalise une séparation solide-liquide poussée, qui donne un effluent bien plus propre qu’une clarification secondaire classique.
La classification réglementaire finale dépend de l’objectif de traitement et des normes applicables.
Oui.
Des eaux usées correctement traitées selon la norme requise peuvent être réutilisées pour l’irrigation, les process industriels, le refroidissement, le lavage et d’autres usages autorisés.
Le niveau de traitement avancé nécessaire dépend de l’usage final et de la réglementation locale.
La réponse à la question « Quels sont les trois types de traitement des eaux usées ? » est simple :
Primaire → Secondaire → Tertiaire
Mais concevoir une station fiable est plus complexe.
Le traitement primaire retire les solides physiques.
Le traitement secondaire utilise des procédés biologiques pour réduire la pollution organique.
Le traitement tertiaire améliore l’eau finale par une élimination poussée, la filtration membranaire, le contrôle des nutriments et la désinfection.
Chaque étape soutient la suivante.
Les stations modernes peuvent aussi associer les technologies de façon nouvelle. Le MBR, par exemple, intègre traitement biologique et séparation membranaire. L’UF et l’osmose inverse peuvent ensuite s’y ajouter lorsqu’une eau recyclée ou une réutilisation de meilleure qualité est requise.
Pour les entreprises EPC, les projets municipaux, les sites industriels, les bureaux d’études en environnement et les intégrateurs de systèmes, le meilleur procédé dépend donc des caractéristiques des eaux usées, des limites de rejet, des objectifs de réutilisation, de l’emprise, de l’automatisation et du coût d’exploitation.
Fabricant et prestataire orienté ingénierie de membranes MBR, de membranes UF, de membranes d’osmose inverse, de modules EDI, de stations d’épuration et de systèmes membranaires intégrés, nous abordons chaque projet sous l’angle du procédé complet, et non d’un produit isolé.
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