L'eau de pluie transporte peu de contaminants et est facilement traitable. Des agents nocifs sont incorporés lorsque la pluie traverse l'atmosphère ou lorsque l'eau, qui est déjà tombée, s'écoule à la surface.
eaux usées
Les eaux usées sont définies comme des eaux polluées. Ainsi, la loi espagnole sur l'eau définit la pollution comme l'action et l'effet de l'introduction de matériaux ou de formes d'énergie, ou l'induction de conditions dans l'eau qui, directement ou indirectement, impliquent une altération préjudiciable de sa qualité par rapport aux utilisations en aval, la santé humaine ou les écosystèmes aquatiques ou terrestres directement associés aux milieux aquatiques ; causer des dommages matériels ; et endommager ou interférer avec la jouissance et les utilisations de l'environnement.
Les réseaux d'égouts et les stations d'épuration deviennent de plus en plus importants en Amérique latine et en Europe, car il s'agit d'un domaine crucial pour la santé humaine dans lequel les ingénieurs peuvent s'impliquer professionnellement. C'est pourquoi nous vous proposons aujourd'hui une analyse de chacun des éléments qui composent une station d'épuration (STEP).
Or, ce sont les eaux urbaines qui engendrent la plus grande contamination des eaux usées, ses principales sources étant domestiques, industrielles ou agricoles, devenant ainsi l'objet principal de traitement. Vous obtiendrez un aperçu de ce processus et de son explication étape par étape.
entrée d'eaux usées
Les eaux usées arrivent à l'entrée de la station d'épuration depuis le réseau d'égouts, collectant les eaux pluviales et les eaux noires de la zone où la station d'épuration collecte l'eau, soit dans un système unitaire, soit dans un système séparé.
Installation de réservoir et de pompage
Nous essayons toujours dans les réseaux d'adduction et d'assainissement que les canalisations circulent par gravité. Pour ce faire, une fois que les eaux usées arrivent à l'entrée de la station d'épuration, de l'énergie leur est appliquée au moyen d'une pompe de surpression, de sorte que le reste de la conduction à l'intérieur de la station d'épuration s'effectue par gravité. Cette étape pourrait être évitée si la station d'épuration est située sur une zone en pente, afin que l'eau s'écoule à la vitesse appropriée.
Débats pour les grilles
Le fluide traverse plusieurs tamis de diamètres différents. Cela garantit que les matériaux solides sont conservés, permettant une première approximation du traitement réel.
Dessablé et dégraissé
Le dessablage fait partie des systèmes ou processus pour éliminer toutes les particules supérieures à 0,5 mm, pour empêcher la sédimentation dans les canaux et les tuyaux, pour protéger les pompes et autres équipements de l'abrasion et pour éviter la surcharge dans les phases de traitement. plus tard. La bonne chose à faire est de placer le système de pompage de cet étage de manière à ce qu'il subisse le moins de dommages possible. Cependant, comme nous l'avons déjà expliqué, il existe des cas où l'arrivée des collecteurs est très profonde et il est nécessaire de placer une station de pompage à l'entrée de la station d'épuration.
Concernant le procédé de dégraissage, l'objectif est d'éliminer les résidus polluants, graisses, huiles, mousses et autres matières flottantes plus légères que l'eau, qui pourraient fausser les procédés de traitement ultérieurs.
D'autre part, le dégraissage est une séparation liquide-liquide tandis que le dégraissage est une séparation solide-liquide. Dans les deux cas, les substances piquantes sont éliminées en soufflant de l'air pour désémulsifier la graisse et améliorer la flottabilité.
décantation primaire
Ce processus constitue la purification primaire. Son objectif est d'éliminer, par effet de gravité, les solides en suspension dans les eaux usées ; Elle est réalisée librement ou à l'aide de produits chimiques qui agglomèrent les particules (floculants) afin qu'elles prennent du poids et se déposent plus rapidement. Ces solides en suspension éliminés sont principalement des matières organiques, ce qui entraîne une réduction significative de la concentration en DBO de l'effluent.
L'analyse d'un clarificateur primaire circulaire pourrait être la suivante : l'eau entre par le centre du clarificateur et est collectée à la périphérie du clarificateur pour accumuler puis extraire les boues primaires. La concentration des boues primaires dans les eaux usées est généralement comprise entre 3 et 8 % du volume total. Nous verrons comment cela se fait dans la section 11. Élimination primaire des boues.
Réacteur Biologique Trickle
Cette section marque le début du traitement secondaire, également appelé traitement des eaux usées ou traitement biologique (TBAR), qui s'entend comme l'élimination des contaminants par l'activité biologique des micro-organismes présents dans les réacteurs.
Bien que le traitement secondaire soit capable d'éliminer la DBO et les MES dans des valeurs proches de 85 %, il n'éliminera pas de manière significative les nutriments (N et P), les métaux lourds, les agents pathogènes ou les bactéries, qui doivent être éliminés ultérieurement.
Après prétraitement et traitement primaire, l'eau pénètre dans les lits par le haut, s'infiltre dans le remblai, où s'effectue la purification, et ressort par le bas. L'eau traitée et la biomasse libérée du support passent à l'étape de décantation où elles sont séparées par gravité.
Décantation secondaire
Contrairement aux décanteurs primaires, cet équipement, qui équipe la quasi-totalité des réacteurs biologiques, n'est pas conçu pour éliminer les charges résiduelles et les contaminants présents dans les eaux usées, mais plutôt pour séparer l'eau traitée de la biomasse qui s'en échappe.
Ces unités sont plus grandes que les décanteurs primaires et ne doivent pas avoir un temps de rétention excessif, car des conditions anaérobies peuvent se produire, mais suffisantes pour obtenir une séparation efficace de la biomasse. Si ces boues sortent avec l'effluent d'eau traitée, des niveaux élevés de DBO et de MES seront présents, ce qui ruinera tout le processus de traitement et entraînera le non-respect des normes et paramètres de rejet.
mettre à l'écran
Ce dépistage fait déjà partie du traitement dit tertiaire. Il est à noter que cette dernière étape n'a pas toujours été réalisée par le passé. Actuellement, les traitements spécifiques ou tertiaires jouent un rôle fondamental dans le respect des réglementations de plus en plus strictes des différents pays en matière de rejets. Les traitements primaires et secondaires sont non seulement insuffisants pour qu'un rejet soit conforme aux dispositions réglementaires des autorités environnementales compétentes, mais dans de nombreux cas ils peuvent augmenter les concentrations de certains composés actuellement contrôlés.
Son objectif est d'éliminer la matière organique qui peut encore rester dans l'eau ou de réduire la concentration des sels inorganiques dissous qui n'ont pas été retenus par les processus de filtration, de sédimentation et d'oxydation des phases précédentes.
En plus du dépistage, certaines stations d'épuration proposent souvent un processus de désinfection finale. Cette désinfection peut être effectuée par ozonation et lampes ultraviolettes, bien que le moyen le moins cher et le plus courant consiste à utiliser la chloration avec de l'hypochlorite de sodium à l'état gazeux. Il s'agit donc d'un traitement final qui est responsable de la destruction des bactéries et divers micro-organismes pathogènes pouvant subsister dans l'eau.
Rejet d'eau traitée dans la rivière
Une fois toutes les opérations effectuées, l'eau traitée peut être rejetée dans un canal public naturel, à condition qu'elle respecte les valeurs seuils des substances réglementées par les lois correspondantes, qui n'ont pas leur place dans ce bref résumé de l'équipement.. d'une station d'épuration. Pour connaître exactement les valeurs seuils des substances avec lesquelles certains rejets peuvent être effectués, il convient de consulter le texte consolidé de la loi sur l'eau.
Enlèvement de sable et de graisse.
Les dégraissants et les dégraissants ont déjà été discutés, et nous allons maintenant inclure la façon dont ces substances sont éliminées. Le processus d'extraction du sable des dessableurs peut être effectué manuellement et mécaniquement.
Quant aux graisses, la méthode d'extraction est assez simple, une sorte de "lame" montée sur un pont roulant, appelée écumoire, qui se déplace constamment dans la zone de dégraissage, éliminant les substances flottantes qui s'y sont déposées. Les matériaux extraits, qu'ils soient flottants ou sableux, sont temporairement transportés dans un conteneur pour être incinérés ou déposés dans des décharges.
Elimination primaire des boues
La boue obtenue par décantation primaire a une consistance visqueuse et une couleur brune à grisâtre. En raison de leur forte teneur en matière organique, ils se décomposent facilement, provoquant de mauvaises odeurs. Ces boues doivent être traitées en même temps que les boues issues des traitements secondaires.
Les deux canalisations, celle qui extrait les boues primaires et celle qui collecte les boues secondaires, sont reliées avant d'être traitées, de sorte que les traitements que l'on verra dans les sous-sections suivantes seront donnés de façon générale pour l'ensemble des boues obtenues.
Elimination secondaire des boues
Les boues secondaires ou boues biologiques, issues de la réaction du lit biologique, sont majoritairement composées de biomasse active.
Cette boue fraîche a une couleur brun foncé et une odeur de terre humide qui n'est pas désagréable jusqu'à ce qu'elle soit digérée en anaérobiose. Son taux d'humidité initial varie entre 98 et 99,5 %, et sa concentration (épaississement) est très difficile. Dans le traitement des boues secondaires, trois phases principales doivent être réalisées.
Digestion primaire des boues
Lors de la digestion, la boue concentrée est biochimiquement stabilisée afin qu'elle ne poursuive pas son processus de décomposition ou la croissance de micro-organismes, lors de sa réutilisation ou de son élimination finale. De plus, cette digestion complète permet l'élimination des organismes pathogènes présents et la réduction des mauvaises odeurs.
Cette digestion est réalisée par un processus anaérobie, dans des cuves fermées, et obtiendra, comme produit normal de la fermentation anaérobie, du biogaz (CH4 et CO2) et de nouvelles cellules, qui seront éliminées une fois que toute la matière organique aura été digérée et entrer dans la phase de croissance. endogène.
Il est important de contrôler notamment la température (entre 30 et 35°C), le pH (entre 6,8 et 7,4) et les alcalinités entre 1500 et 2000 mg/L. Les paramètres utilisés pour déterminer la stabilité des boues sont la teneur en solides volatils (V) et le nombre de pathogènes.
Digestion secondaire et épaississement des boues
L'épaississement des boues est un processus qui est réalisé afin de réduire l'investissement économique du traitement. Pour ce faire, le volume de boues fraîches issues des réacteurs biologiques, qui contiennent plus de 95 % d'eau, doit être réduit.
Cette réduction de volume a lieu dans des réservoirs appelés épaississeurs. Ces réservoirs, dont la structure s'apparente à celle d'un décanteur, possèdent un bras mobile rotatif, ancré à un châssis à boues tonneau, qui a pour fonction d'éliminer les espaces occupés par l'eau et de regrouper les solides.
Évaluation des boues
Considérant la boue obtenue comme une substance aux nutriments nombreux et variés, après avoir pris les précautions nécessaires, elle peut être utilisée à des fins agricoles comme le compost ou encore comme amendement de sol, reboisement, etc.
Production de gaz dans le digesteur primaire
La "digestion primaire des boues", c'est-à-dire la digestion des boues issues du traitement primaire, génère un gaz appelé biogaz, dont la composition comprend 65 à 70 e de méthane (CH4) et 25 à 30 e de dioxyde de carbone (CO2), plus des quantités moindres d'azote, d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène.
Sortie de gaz de digestion
Le biogaz mentionné ci-dessus sort du digesteur de boues primaire à haute pression. Cette pression est utilisée pour produire de l'énergie électrique de manière simple.
Production d'énergie à partir des gaz de digestion.
Un mètre cube de méthane a un pouvoir calorifique d'environ 35 800 kJ. Comme mentionné dans certaines sous-sections précédentes, le biogaz contient 65º de cette substance, ce qui signifie que son pouvoir calorifique est d'environ 23 270 kJ/m3.
Comparé au gaz naturel, qui a un pouvoir calorifique de 37 300 kJ/m3, son pouvoir calorifique est plus que considérable. Le gaz de la digestion peut être utilisé comme combustible pour les chaudières et les moteurs à combustion interne qui, à leur tour, peuvent être utilisés pour pomper les eaux usées, produire de l'électricité et faire fonctionner des ventilateurs (utilisés dans le dessableur). Je voudrais conclure en disant qu'une station d'épuration peut être autonome en énergie, fermant ainsi un cycle environnemental durable.
