TPE: Phytoépuration
Sujet
Réponse négative
Sommaire
I/ La station d'épuration: principe de fonctionnement
II/ Les points positifs
- L'espace occupé
- Le rendement
- La qualité de l'eau
- L'espérance de vie
I/ La station d'épuration: principe de fonctionnement
Si comme nous souhaitons le prouver, les petites collectivités peuvent utiliser la phytoépuration pour traiter leurs eaux usées, les communes importantes doivent avoir recours aux stations d'épuration. Les eaux domestiques, agricoles, urbaines ou industrielles sont acheminées par les égouts vers les stations généralement situées au plus près de l'effluent. Les eaux suivent alors une série de traitements chimiques, biologiques ou physiques. Ce processus n'a pas pour objectif de rendre l'eau potable mais de la séparer de ses constituants chimiques issus de son utilisation tels des matières en suspension, des huiles, des matières organiques ou des substances minérales pour qu'elle soit « acceptable » par la nature.
L'action d'une station peut varier suivant le volume d'eau à traiter et le niveau de pollution de cette eau mais les dispositifs pour la rendre saine sont quasiment identiques d'une station à l'autre. Ainsi, nous pouvons vous exposer les différentes phases du traitement:
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Le prétraitement:
comprend un dégrillage permettant de bloquer les déchets les plus volumineux ainsi qu'une phase de dessablage-déshuilage pour éliminer les particules lourdes comme le sable ou l'huile et la graisse.
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Le traitement physico-chimique ou traitement primaire:
est une phase de décantation par coagulation-floculation empêchant, par un traitement chimique, la sédimentation des particules inférieures à 0,01mm; la décantation permet alors de les évacuer.
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Le traitement biologique:
est une étape lors de laquelle des micro-organismes sont mis en contact avec l'eau polluée qui leur sert alors de nourriture. Ils sont, également, mis dans des conditions favorable à leur prolifération en alternant les zones aérées et non aérées afin de traiter les eaux polluées en carbone et en azote. En ce qui concerne la déphosphatation, elle se fait par l'ajout d'un floculant (chlorure ferrique ou sulfate d'aluminium) dans le bassin de traitement provoquant ainsi l'agglutination des particules qui forment alors les boues. Les micro-organismes sont ensuite récupérés par décantation sous forme de boue fermentescible.
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Le traitement des boues:
Cette dernière étape s'impose mais est problématique car différentes solutions existent pour les évacuées mais nulle sans pollution. Cela peut se faire par épandage agricole, incinération, compostage, enfouissement ou encore oxydation par voie humide qui est pour l'instant la solution la plus « propre ».
Dessin des différentes étapes du traitement des eaux usées en stations à boues activées.
Explication de processus d'épuration en vidéo: KESAKO: comment épure-t-on l'eau ?
II/ Les points positifs
- L'espace occupé
Le dimensionnement d'une station d'épuration se fait grâce au calcul de certains paramètres permettant de déterminer la charge polluante produite en un jour par un individu. Les quantités de matières organiques présentes dans l'eau polluée sont mesurées par des indicateurs comme le DBO5 ou le DCO. Le premier correspond à la demande biochimique en oxygène mesurée pendant cinq jours en mg O2/L. Il s'agit de la quantité de dioxygène nécessaire afin de minéraliser des matières organiques biodégradables dans une quantité d'eau définie. Cela se fait par oxydation par des bactéries aérobies ou par le métabolisme des matières organiques assimilables par les micro-organismes présents dans le milieu. On remarque ainsi une consommation d'oxygène qui est de 60g par équivalent Habitant. La demande chimique en oxygène (DCO) correspond à la quantité d'oxygène nécessaire pour dégrader les matières organiques qui ne peuvent l'être par les micro-organismes. Mesurée en mg O2/L et valant 135g par Équivalent Habitant, la réaction se fait également par oxydation mais cette fois par un oxydant chimique. On peut aussi, calculer la masse de phosphore et d'azote en mg/L valant respectivement parmi les 180 litres d'eau usées produite par jour et par personne 3,5 et 9,9g. La charge polluante et la taille de l'agglomération influent donc sur le dimensionnement de la station.
- Le rendement
Les paramètres cités précédemment permettent de dimensionner une station d'épuration en fonction du nombre d'habitants reliés à cette station mais ils sont également responsables de son rendement. En effet, les matières organiques, l'azote, le phosphore mais aussi les matières en suspension sont les éléments à traiter pour rendre l'eau « propre ». Le rendement d'une station d'épuration se calcule donc par la mesure de ces paramètres à l'entrée et à la sortie de la station :
Pollution mesurée à la sortie de la station d'épuration
Le rendement épuratoire en France est globalement excellent d'après le Ministère de l'écologie, de l'énergie, du développement durable et de l'aménagement du territoire. En 2006, 97% de la DBO5, 92% de la DCO et 76% du phosphore ont été traités. On peut également présenté le graphique suivant présentant le pourcentage de ces matières organiques traitées entre 2003 et 2011 dans la région Vendée.
Pollution mesurée à l'entrée de la station
x 100
Graphique emprunté au site: http://vendee.fr/Territoire-et-environnement/Environnement/26013-L-Observatoire-Departemental-de-l-Eau-en-Vendee/Assainissement
- La qualité de l'eau
La qualité de l'eau est un point essentiel dans le long processus qu'est le traitement en station. Même si l'eau, comme nous l'avons dit précédemment, n'en sort pas potable, elle se doit être la plus saine possible pour ne pas fragiliser les écosystèmes du milieu dans lequel elle sera rejetée. Malgré cela, certains déchets toxiques comme de l'ammoniaque, du liquide de refroidissement, de la soude, des restes de peinture sont nocifs pour les stations d'épuration dans le fait où ils détruisent les bactéries chargées de l'épuration. Le traitement est alors inefficace.
- L'espérance de vie
A propos de l'espérance de vie, on ne remarque pas une différence impressionnante entre un système de phytoépuration et une station. Comme nous l'avons déjà énoncé, le système de traitement par les plantes peut vivre environ 20 ans. Une station d'épuration à une espérance de 10 à 15 ans en ce qui concerne l'électro-mécanique mais au niveau génie civil, elle peut tenir 25 à 30 ans.
Vue aérienne de la station d'épuration de Concarneau (Kerambreton) à partir de Google Earth.