Filière boues activées

Présentation

Les boues activées dont le principe consiste à favoriser le développement de bactéries épuratrices dans un bassin brassé et aéré, alimenté en eau à épurer. La qualité du rejet et les rendements épuratoires peuvent atteindre des niveaux très élevés. Il est habituel d'obtenir des rendements d'élimination de la matière organique supérieurs à 95%.
En Haute-Loire, cette filière est largement majoritaire (96%) pour les bourgs importants (plus de 2 000 équivalents habitants).


Les éléments constitutifs du traitement par boues activées




Poste de relevage

Pour des raisons topographiques, l'ensemble des eaux usées brutes collectées peut faire l'objet d'un relevage par pompage. L'équipement est le plus souvent constitué de deux ou trois pompes précédées d'un dégrilleur grossier. Le fonctionnement des pompes est régulé par des poires de niveau ou des sondes (ultrasons, radar, pression), et peut également être contrôlé via un automate.

Déversoir d'orage

Positionné dans l'enceinte de la station, le déversoir d'orage fait partie intégrante du système de traitement. En tête de station, il sert à protéger les équipements en cas de dysfonctionnement du réseau : surcharge hydraulique et/ou déversement accidentel.

Dégrilleur

Le dégrillage constitue la première étape du traitement. Il a pour objet de retenir les éléments les plus grossiers véhiculés par le réseau et de protéger les équipements électromécaniques (pompes de relevage et diffuseurs fines bulles notamment). Le dégrilleur peut être manuel, mais il est le plus souvent automatique sur les stations à boues activées.

Dessableur

Sur réseaux unitaires ou mixtes, le dessableur s'avère indispensable afin :

  • de protéger les équipements électromécaniques
  • d'éviter les risques de bouchage des conduites et les dépôts dans les divers ouvrages

Réservé aux installations de petites capacités, le dessableur statique permet de retenir les particules minérales les plus grossières. Il ne permet pas une parfaite séparation entre les matières minérales et les matières organiques. En conséquence, les produits évacués (riches en eau et matières organiques) doivent faire l'objet d'un traitement complémentaire.

Un dessableur mécanisé permet d'optimiser la séparation entre les matières minérales et les matières organiques.

Dégraisseur

L'élimination des graisses en entrée de station constitue un prétraitement indispensable à tout ouvrage de type boues activées qui doit permettre :

  • d'éviter l'apparition de billes de graisses en surface du clarificateur
  • de limiter les risques de développement de mousses et de bactéries filamenteuses

Dans le cas des stations de taille importante, le dégraisseur peut être complété par un dispositif de traitement spécifique des graisses.

Le dégraisseur statique équipe généralement les installations de très petite taille et anciennes, et reste d'une efficacité limitée. Il peut être combiné avec un ouvrage de dessablage.

De forme cylindro-conique, le dégraisseur aéré est équipé d'un système d'injection d'air par fines bulles facilitant la séparation des matières grasses de l'eau brute. Les graisses sont alors entraînées en surface, dans la zone périphérique du dégraisseur. Un dispositif de raclage intermittent permet de les extraire dans une fosse spécifique. L'efficacité du dégraisseur dépendra essentiellement de l'obtention d'une zone calme, de la puissance d'aération et de l'efficacité du dispositif de raclage. La régulation des fréquences de raclage est généralement assurée via des horloges, alors que l'aération doit être permanente.

Zone de contact

Cette zone a pour objet d'optimiser le mélange des eaux brutes avec les boues recirculées, afin de favoriser le développement des bactéries du floc au détriment des bactéries filamenteuses. Elle constitue un élément de génie civil optionnel mais fortement conseillé dès lors que les caractéristiques des eaux brutes sont propices au développement d'une flore bactérienne filamenteuse : eaux très diluées, riches en graisses, présence d'effluents non domestiques.

Bassin d'aération - réacteur biologique

Le bassin d'aération constitue le réacteur biologique de la station de traitement des eaux usées. Le floc bactérien y est maintenu en état aérobie ou anoxique et en suspension par le biais d'un ou plusieurs agitateurs. L'ouvrage est alimenté en eaux brutes prétraitées et en boues recirculées (via la zone de contact lorsqu'elle existe) et est aéré séquentiellement par un dispositif d'aération (turbines, pont brosse, insufflation fines bulles, hydroéjecteur, etc).


Déphosphatation physico-chimique

Dans le cas des stations adaptées aux petites et moyennes collectivités, la déphosphatation physico-chimique est le plus souvent assurée par ajout d'un réactif (chlorure ferrique ou sels d'aluminium). Elle complète la déphosphatation réalisée par l'assimilation de la biomasse, pour ses propres besoins métaboliques. La mise en place d'une unité de déphosphatation est indispensable, dès lors qu'un niveau de rejet a été fixé sur le phosphore total. (performances épuratoires d'élimination du Ptotal > 80 % pour un rejet en général < 2mgL/Ptotal). Le réactif est stocké dans une cuve étanche, équipée d'un dispositif de rétention et injecté par des pompes volumétriques le plus souvent en sortie du réacteur biologique. Le point d'injection doit se situer dans une zone bien brassée.

Dégazeur

Cet ouvrage a pour objet d'éliminer l'excès d'oxygène et d'azote gazeux avant admission du mélange « eaux traitées – boues » sur le clarificateur. Il permet de limiter les remontées de flottants en surface du clarificateur. Il est équipé d'un large trop plein en communication avec une fosse de collecte des flottants (généralement celle du clarificateur).

Clarificateur

Le clarificateur assure la séparation entre l'eau traitée et les boues. Il permet de retenir le plus de MES possible, tout en concentrant les boues qui seront réinjectées dans le bassin d'aération (via les pompes de recirculation) ou extraites vers la file boues (via les pompes d'extraction). Cet ouvrage doit être capable de contenir les boues décantées, même en cas de surcharge hydraulique. De type circulaire, il est équipé d'une cloison siphoïde et d'un pont tournant. L'ensemble permet de ramener les boues au centre du clarificateur et assure la récupération des flottants qui sont dirigés vers la fosse à flottants (généralement la même que celle du dégazeur).


Recirculation - extraction

Ce poste est en lien avec le fond du clarificateur via une canalisation spécifique et est généralement constitué de trois pompes : deux pompes de recirculation et une pompe d'extraction. Ces pompes permettent de ramener les boues concentrées en fond de clarificateur vers le bassin d'aération et d'assurer les extractions de boues vers la file de traitement des boues, afin de maintenir un taux de boues optimal dans le bassin d'aération.

Poste toutes eaux

Ce poste permet de ramener les eaux (principalement issues de la file de traitement des boues) en tête de station et en aval des prétraitements et dispositifs de comptage. Il est généralement constitué de 2 pompes fonctionnant en alternance. Dans certains cas, cette fonction peut être assurée par le poste de relevage général.

Autosurveillance

L'autosurveillance relève des obligations réglementaires imposées à l'exploitant du système d'assainissement. Elle a pour objet de permettre, aux services de la police de l'eau et de l'agence de l'eau concernées, de s'assurer du respect des niveaux de rejets et des performances épuratoires. Les obligations en matières d'autosurveillance doivent être mentionnées dans le manuel d'autosurveillance. Les fréquences relatives à l'autosurveillance sont dépendantes de la capacité nominale de la station (kg de DBO5/j) jour. Les paramètres à analyser sont fonction de la taille de l'agglomération d'assainissement.

Situé en entrée de station et le plus souvent en aval du déversoir d'orage en tête de station, le point de mesures des eaux brutes est le plus souvent composé d'un débitmètre électromagnétique placé sur la conduite de refoulement du poste de relevage. Le débitmètre permettra de mesurer en continu et de totaliser quotidiennement les débits admis en entrée de station d'épuration. La mise en place d'un préleveur réfrigéré permettra en outre de mesurer les concentrations et de mesurer les flux admis en entrée de station d'épuration (prélèvement proportionnel au débit).

En aval du clarificateur et avant rejet au milieu récepteur, la station est le plus souvent équipée d'un canal de jaugeage avec débitmètre (généralement un canal venturi avec mesure de hauteur d'eau par sondes à ultrasons). Le débitmètre permettra de mesurer en continu et de totaliser quotidiennement les débits rejetés. La mise en place d'un préleveur réfrigéré (ou isotherme) permettra en outre de mesurer les flux rejetés en sortie de station d'épuration (prélèvement proportionnel au débit).

Gestion des boues en excès

Le bon fonctionnement de la filière de traitement par boues activées est en grande partie lié à la qualité de la gestion des boues en excès. L'exploitant est donc amené à les extraire régulièrement vers la file de traitement des boues, de façon à maintenir une concentration stable d'environ 2,5g à 4,0g MES/L dans le bassin d'aération, selon le taux de charge de l'installation. Les boues produites constituent, à l'état brut, des volumes très importants dont la concentration en matières sèches est assez faible (< 15g MS/L). Il est donc nécessaire d'augmenter leur concentration pour limiter les volumes de stockage. Plusieurs technologies peuvent être mises en oeuvre:

Épaississement

L'épaississement peut-être statique, ou bien dynamique.

Dans le cas des ouvrages de petite capacité, l'épaississement statique pourra être assuré par simple décantation gravitaire dans le silo à boues. Dans ce cas, les ouvrages d'épaississement et de stockage se confondent et ne constituent qu'un seul et même ouvrage. Le surnageant que constitue l'eau claire est réinjecté dans la file eaux, via un tuyau amovible. Les boues épaissies restent dans l'ouvrage plusieurs mois jusqu'à leur évacuation ultime.

Dans le cas des ouvrages de petite à moyenne capacité, l'épaississement statique est assuré par simple décantation gravitaire dans un ouvrage cylindro-conique (celui-ci pouvant être muni d'une herse, et éventuellement drainé). L'ouvrage est alimenté en boues provenant du fond du clarificateur, voir de boues issues du bassin d'aération.

Dans le cas des ouvrages de petites à moyennes capacités, l'épaississement dynamique est le plus souvent assuré par le biais de dispositif d'égouttage (grille d'égouttage ou table d'égouttage).

Les boues biologiques issues, soit d'un épaississeur statique, soit du clarificateur, sont préalablement floculées avant admission sur le dispositif d'égouttage. Les filtrats seront réinjectés, via le poste toutes eaux, en aval du dispositif de comptage des eaux brutes, les boues égouttées étant quant à elles stockées ou faisant l'objet d'une déshydratation mécanique (association table d'égouttage/filtre à bande).

Déshydratation mécanique

Certaines installations sont équipées de leur propre unité de déshydratation des boues. Le conditionnement des boues (polymères, chlorure ferrique/chaux) en amont du dispositif permet d'augmenter les performances de l'unité. En sortie, les boues déshydratées pourront parfois être chaulées avant stockage.

La centrifugation est une technique de déshydratation mécanique permettant de produire des boues pâteuses (siccité de 18 à 25 - 30 %). Le résultat final de siccité est fonction du type de boues à traiter, de leur composition, de leur état de fraîcheur (fermentées ou non), de leur conditionnement et des réglages de la centrifugeuse. Les boues traitées par centrifugation peuvent provenir, soit directement du fond du clarificateur ou du bassin d'aération, soit d'un système d'épaississement. Soumise à une force centrifuge de plusieurs milliers de tours par minutes, la boue conditionnée est séparée de l'eau qu'elle contient.

Il existe également d'autres techniques de déshydratation mécanique (filtres à bandes presseuses, filtres presse à plateaux...).

Lits de séchage plantés de roseaux

Les lits de séchage plantés de roseaux permettent de déshydrater et de stocker les boues biologiques extraites. Les lits sont constitués d'un granulat sur lequel une fine couche de compost aura été mis en place. Cette dernière servant de support aux roseaux lors de leur plantation.

Conjugué au développement d'un important réseau de tiges, rhizomes et racines de roseaux, le support filtrant permet à différents processus de se mettre en place, favorisant le drainage de l'eau des boues, ainsi que leur minéralisation. Après plusieurs années de fonctionnement et lorsque les lits arrivent à saturation, ils doivent être curés : les boues peuvent être épandues en agriculture sous réserve du respect de la réglementation en vigueur.


Source: EPNAC
Département de la Haute-Loire
FEDER Agence de l'Eau Loire-Bretagne
Département de la Haute-Loire FEDER Agence de l'Eau Loire-Bretagne
adresse: http://www.ode43.fr/index.php?page=94

Médias

Boues Activées (MONTFAUCON-EN-VELAY - Le bourg - 1800 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=963
Boues Activées (BRIOUDE - La Ville - 43850 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=964
Boues Activées (BRIOUDE - La Ville - 43850 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=965
Boues Activées (MAZEYRAT-D'ALLIER - Le bourg - 600 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=966
Boues Activées (COHADE - Le bourg - 750 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=967
Boues Activées (SAINT-PAULIEN - Le Bourg 1900 équivalents habitants)

http://www.ode43.fr/media.php?id=1008

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