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Comme son nom l’indique, la station d’épuration, ou STEP pour les intimes, sert à « purifier » l’eau avant de la rendre au milieu naturel. Dans les grandes et moyennes villes, on trouve souvent des stations d’épuration dites « à boues activées » ou parfois, des stations à « biofiltration ». Petit cours technique !

Le traitement primaire, une action mécanique

Le traitement primaire (ou prétraitement) permet l’éliminer les matières en suspensions (déchets grossiers, sables, etc.) et les huiles. Le dégrillage retient les déchets de bois, de papier ou de plastique. Ensuite, le dessablage retient les matières minérales comme la terre et le sable, susceptibles d’endommager les pompes ou de créer des dépôts dans les bassins de traitement. Le déshuilage (ou dégraissage), au moyen d’un procédé dit de flottation (injection de fines bulles d’air), permet quant à lui la séparation des huiles et graisses qui remontent à la surface et sont éliminées.

 

Le traitement secondaire, un processus biologique et/ou physico-chimique

Le traitement secondaire permet l’élimination des matières en solution dans l’eau, tant minérales qu’organiques, telles que les matières azotées, phosphorées et carbonées (amidons et fibres).

Les eaux sont d’abord traitées via un traitement biologique (pour les matières organiques et biodégradables), le plus couramment par « boues activées » ou par « biofiltration ».

  • Dans le cas d’un traitement par boues activées, on insuffle de l’air par injection ou brassage, ce qui permet d’activer le développement d’une flore bactérienne qui va se « nourrir » de la matière organique. Dans une seconde étape, on cesse d’apporter de l’air. Ainsi se développe (sans oxygène) un autre type de bactéries dites anaérobies. Ces dernières ont la capacité d’assimiler le phosphore. À l’issue de cette alternance (oxygénation puis anoxie), l’essentiel de la matière organique polluante précipite au fond du bassin de traitement. En réalité, on reproduit ici l’autoépuration naturelle que l’on peut observer dans les lagunes, mais sur un temps bien plus court ! (quelques jours en station pour plusieurs semaines en lagune). Les boues ou impuretés ainsi digérées sont recueillies par décantation dans un bassin appelé séparateur.
    Ce traitement biologique est le procédé le plus utilisé pour restaurer la qualité de l’eau en la débarrassant de ses principales impuretés. Il est indispensable, mais insuffisant : en dessous de 5°C, l’activité bactérienne est stoppée ! En outre, les bactéries éliminent difficilement les éléments toxiques et les polluants non biodégradables.
  • Dans le cas d’un traitement par biofiltration, comme dans les deux grandes STEP de Bordeaux Métropole (Clos de Hilde et Louis Fargue), le traitement est réalisé à l’aide de granules d’argiles et de micro-organismes. Il produit lui aussi des boues résiduelles.

Les eaux peuvent également faire l’objet d’un traitement physico-chimique, pour répondre à des enjeux particuliers (recherche de performances très élevées), ou lorsque le traitement biologique n’est pas satisfaisant.

Plusieurs procédés physico-chimiques s’appliquent aux matières en suspension (MES) : la floculation (précipitation des matières sous l’effet de réactifs chimiques), la centrifugation (employée pour les rejets fortement chargés en MES et ayant une faible vitesse de décantation), la filtration (pour les MES peu nombreuses et de petites tailles). Coté chimique, on trouve l’oxydation et la réduction chimique (qui transforment certains polluants en substances non toxiques au moyen d’oxydants et de réducteurs chimiques), ou encore, l’osmose inverse (qui consiste en une filtration moléculaire éliminant les matières polluantes).

À ce stade, l’eau serait épurée à 90% : elle est alors rejetée à la rivière, qui achèverait de résorber la pollution grâce au processus de l’épuration naturelle (ou autoépuration).

 

Le traitement tertiaire, pour les zones sensibles

Dans les cas d’un milieu récepteur sensible, les eaux épurées peuvent faire l’objet d’un traitement tertiaire. Par exemple, lorsque les eaux résiduaires traitées rejoignent l’environnement au niveau d’un petit cours d’eau à faible débit, ou situé en amont d’une zone de baignade, de conchyliculture, ou encore, de prélèvement pour l’alimentation en eau potable. Une désinfection est alors appliquée afin d’éliminer la pollution bactériologique, par exemple avec du chlore ou des ultraviolets. Selon les caractéristiques physico-chimiques des molécules, le traitement tertiaire peut prendre différentes formes comme la dégradation biologique avec à nouveau des bactéries, l’adsorption au charbon actif, l’ozonation, la filtration à membranes… L’usage du charbon actif ou de l’ozone sont des technologies bien rôdées et peu coûteuses.

Autre technique en développement ces dernières années : le taillis à courte rotation ! Il s’agit de ne plus rejeter les eaux traitées directement dans le cours d’eau en période estivale, mais dans des fossés d’infiltration plantées d’arbres, de type saules ou miscanthus. Ceux-ci vont épurer l’eau naturellement en éliminant le reste des polluants organiques avec leurs racines, ainsi que les phosphates et les nitrates résiduels. Ces arbres sont ensuite taillés tous les ans pour servir de bois de chauffage pour des chaudières communales ou de paillage dans les espaces verts.

 

Et enfin la dernière phase : le traitement des boues ou le retour à la nature

La dernière phase est le traitement des boues, récupérées dans les clarificateurs des stations d’épuration ou lors des curages séquentiels des lagunes (voir plus bas). Elle consiste à réduire leur volume en fonction de leur destination. Trois voies sont possibles :

  • L’épandage agricole (fertilisant contenant de l’azote, du phosphore et de la matière organique)
  • L’élaboration de compost par incorporation de paille ou de sciure ou de déchets verts. Le compost peut ensuite être utilisé en épandage agricole.
  • L’incinération pour quelques grosses unités ou lorsqu’une installation locale existe déjà pour les ordures ménagères. Mais cette technique génère des rejets de carbone dans l’atmosphère.

 

Les boues se retrouvent donc en fin de course sur les sols ou dans l’air, où les impuretés enlevées à nos eaux usées finiront leur dispersion… D’autre part, si les STEP sont efficaces pour lutter contre l’azote, le carbone et le phosphore, elles laissent malheureusement passer une grande quantité de substances indésirables entrant dans la composition des produits d’usage domestique, pharmaceutique, agricole ou industriel. La question de leur réduction est devenue un enjeu majeur. Les acteurs de l’eau en France explorent la question, pendant que d’autres pays européens comme la Suisse ont déjà pris les devants…

 

Sources et liens utiles

(photo : WFranz – Pixabay)

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