Comment fonctionne une station d'épuration ?

Qu’appelle-t-on « eaux usées » ?

On désigne par ce terme les eaux qui ont été utilisées, quel qu’en ait été l’usage.

Elles proviennent :

des habitations : ce sont les eaux domestiques, issues des toilettes (eaux vannes) ou des lavabos et cuisines (eaux grises).
des usines ou de l’agriculture : on parle alors d’effluents industriels ou agricoles.

Les eaux de pluie qui coulent sur les toitures, les routes et les parkings, etc. ne sont pas considérées comme des eaux usées. Toutefois, pour des raisons structurelles et d’organisation, les eaux de pluie étaient souvent collectées avec les réseaux de tout-à-l’égout et, donc, acheminées jusqu’aux stations de traitement.

Le remplacement des réseaux unitaires par un réseau séparatif

Lors de fortes pluies, le réseau d’assainissement peut être engorgé par l’eau pluviale s’ajoutant aux eaux usées. Les stations d’épuration ne pouvant traiter cet afflux soudain, l’eau non traitée est alors rejetée via les déversoirs d’orage implantés sur le réseau. Cette eau est chargée d’impuretés et a un impact sur l’environnement.

Pour résoudre ce problème, les réseaux unitaires sont progressivement remplacés par un double réseau qui collecte les eaux pluviales séparément des eaux usées. On parle de « réseaux séparatifs ». L’eau de pluie est conduite vers des bassins de rétention pour y être stockée. Les déchets en suspension se déposent au fond du bassin puis sont éliminés naturellement ou curés périodiquement selon les besoins.

L’organisation de l’assainissement collectif des eaux usées

Pour chaque ville, un zonage d’assainissement définit les zones concernées par l’assainissement collectif ou, à défaut, par un assainissement non collectif. Ce schéma directeur est intégré au plan local d’urbanisme (PLU).

En zone d’assainissement collectif, le propriétaire d’un logement a pour obligation de raccorder son domicile au réseau de collecte des eaux usées. Charge ensuite à la commune d’assurer sa mission de service public d’assainissement, à savoir la mise en place du réseau, la collecte des eaux usées et leur assainissement.

Le contrôle de la qualité des eaux propres

Les eaux propres rejetées dans le milieu naturel sont étroitement contrôlées. Les normes en vigueur pour l’assainissement collectif sont issues de la directive européenne 91/271/CEE relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (DERU).

Des contrôles portent à la fois sur la capacité maximale de traitement des stations et sur leurs performances.

La teneur en polluants des eaux usées et des eaux épurées est mesurée avec plusieurs indicateurs :

les matières en suspension (MES) minérales ou organiques mesurées en mg/l ;
les matières organiques mesurées par différentes analyses techniques comme par exemple la « demande biochimique en oxygène » ;
l’azote et le phosphore mesurés en mg/l ;
les contaminants biologiques mesurés en nombre/ml

Qu’est-ce que l’Équivalent Habitant (E.H.) ?

Cet indicateur exprime la charge polluante contenue dans 180 litres d’eau usée, soit en moyenne l’équivalent des rejets quotidiens d’un habitant.

Cette unité permet de déterminer le dimensionnement des stations d’épuration selon la taille des agglomérations.

Comment fonctionne une station d’épuration ?

Une station d’épuration est une installation destinée à assainir les eaux usées domestiques, les eaux industrielles et les eaux pluviales avant de les rejeter dans le milieu naturel, généralement un cours d’eau.

Pour ne pas polluer le milieu naturel, les eaux usées sont nettoyées de leurs nombreuses impuretés : matières solides, excréments, huiles et toutes substances dissoutes. La forte concentration de ces déchets rendrait impossible un rejet direct dans le milieu naturel sans générer une pollution plus ou moins importante.

Une station d’épuration est située à l’extrémité d’un réseau de collecte. Elle va utiliser plusieurs processus et dispositifs physiques et biochimiques pour dégrader les matières organiques et les séparer de l’eau.

Le résultat est une « eau propre », qui n’est pas potable, mais qui est d’assez bonne qualité pour être absorbée par l’environnement sans nuisance.

Prétraitement et traitement de l'eau

Les eaux usées sont acheminées jusqu’à la station d’épuration par le réseau d’assainissement. Ensuite, elles subissent plusieurs traitements en suivant 5 étapes essentielles :

un dégrillage
un dessablage (tamisage) et un dégraissage
un traitement biologique
la clarification
le traitement des boues résiduelles

Le dégrillage : les eaux usées traversent un dégrilleur, c’est-à-dire un tamis rotatif qui les débarrasse des matières solides : mégots, cheveux… Une vis sans fin remonte ces déchets vers une benne en vue de leur évacuation ou de leur incinération.

Le dessablage (tamisage) et le dégraissage : passé le dégrillage, les eaux usées poursuivent leur cheminement. Elles s’écoulent dans un premier bassin appelé dessableur où les matières plus lourdes que l’eau, comme le sable et les graviers, se déposent au fond de la cuve. Ce sable est dirigé vers un classificateur qui permet de l’égoutter. Il est ensuite enfoui.

Les graisses remontent à la surface de la cuve sous grâce à une aération produites par des pompes aératrices qui diffusent de fines bulles d’air, aidant ainsi les graisses à flotter.

Les graisses sont ensuite dirigées vers un concentrateur, puis raclées par un pont automoteur vers des bâches de pompage. Les huiles sont évacuées vers une station de traitement spécifique. L’eau résiduelle est renvoyée dans le système principal de la station d’épuration.

Le traitement biologique : les eaux usées doivent ensuite être débarrassées de leurs composés organiques, de l’azote et du phosphore. Pour y parvenir, on utilise plusieurs bassins où sont développées des bactéries aérobies alimentées en oxygène. Ces bactéries vont digérer et dégrader très rapidement les impuretés pour les transformer en boues.

L’élimination de l’azote ammoniacal (NH4+) se fait avec des traitements bactériologiques de « nitrification-dénitrification ». La nitrification est une transformation par des bactéries de l’azote ammoniacal en nitrates. Puis ces nitrates sont transformés en azote gazeux qui s’échappe naturellement dans l’atmosphère.

L’élimination du phosphore s’obtient par son accumulation dans les cultures bactériennes des boues.

La clarification : il s’agit alors de séparer l’eau des boues issues de la dégradation des matières organiques. C’est une décantation effectuée dans des bassins appelés « clarificateurs ». Les boues se déposent au fond du bassin où elles sont pompées puis évacuées.

L’eau est à ce stade débarrassée de plus de 90 % de ses impuretés. Elle est analysée puis rejetée dans le milieu naturel.

Le traitement des boues

Les boues récupérées doivent être traitées. On distingue deux types de boues :

– les boues primaires issues de la décantation des matières en suspension ;

– les boues secondaires issues d’un résidu dissout par des cultures bactériennes.

Les boues sont stabilisées afin de réduire leur fermentation et atténuer les mauvaises odeurs.

La stabilisation biologique s’effectue dans les bassins d’aération ou dans des digesteurs avec production de biogaz. La stabilisation biologique est le procédé le plus employé en France.

Les boues peuvent aussi passer dans des centrifugeuses qui vont accélérer la séparation de l’eau du reste des composés. La boue résiduelle est acheminée par une vis sans fin vers une benne.

Ces boues sont ensuite utilisées en agriculture comme engrais. Une fois sèches, elles peuvent aussi être incinérées ou mises en décharge.

Une station d’épuration produit environ 2 litres de boues par habitant et par jour.