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Les stations d'épuration des eaux usées sont des installations essentielles qui nettoient et purifient les eaux usées avant qu'elles ne soient rejetées dans l'environnement. Ils jouent un rôle crucial dans la protection de la santé publique et de l’écosystème.
Voici un aperçu des processus typiques impliqués dans le traitement des eaux usées :
Supprime les gros objets comme les débris, les chiffons et les graviers.
Peut impliquer un criblage ou un broyage.
Sépare les solides des eaux usées.
Implique souvent des bassins de décantation où les solides se déposent au fond.
Processus biologique qui décompose la matière organique à l'aide de bactéries.
Implique généralement des réservoirs d’aération ou des processus de boues activées.
Étape facultative pour éliminer les nutriments supplémentaires (azote et phosphore) et désinfecter les eaux usées.
Peut impliquer une filtration, une chloration ou une désinfection aux ultraviolets.
Tue les bactéries et virus nocifs.
Utilise souvent du chlore, de la lumière ultraviolette ou de l'ozone.
Les eaux usées traitées sont rejetées dans l'environnement, souvent dans les rivières, les lacs ou l'océan.
Les processus et technologies spécifiques utilisés peuvent varier en fonction de la taille de l'usine, de la qualité des eaux usées entrantes et des réglementations locales.
Dans le traitement des eaux usées, le traitement tertiaire (également appelé traitement en profondeur ou traitement avancé) vise à éliminer davantage les polluants nutritifs, les substances dissoutes, les fines matières en suspension, les matières organiques non biodégradables et le sel des eaux usées. Ce processus comprend généralement diverses méthodes de filtration et de désinfection. Voici un aperçu des différents types de méthodes de filtration et de désinfection tertiaires :
La filtration sur sable est une méthode de filtration physique qui filtre les particules en suspension et les colloïdes présents dans les eaux usées à travers une couche de sable. Les filtres à sable sont souvent utilisés dans l'étape finale du traitement des eaux usées pour améliorer la qualité des effluents.
La coagulation est le processus d'ajout de coagulants pour agréger les particules colloïdales et les minuscules matières en suspension dans l'eau en flocs plus gros pour une élimination ultérieure par sédimentation ou filtration. Le processus de coagulation est largement utilisé dans le traitement des eaux usées pour améliorer l’efficacité du traitement et la qualité des effluents.
La microfiltration (également connue sous le nom de microfiltration) est une technologie de filtration de précision qui peut filtrer les particules et bactéries de taille micrométrique ou nanométrique dans une solution. Les membranes de microfiltration sont souvent utilisées dans le traitement tertiaire pour éliminer les minuscules matières en suspension et les colloïdes des eaux usées.
L'adsorption sur charbon actif utilise la structure poreuse et la forte capacité d'adsorption du charbon actif pour éliminer les polluants tels que les matières organiques dissoutes, le chlore résiduel et les métaux lourds des eaux usées. Cette méthode est particulièrement efficace en traitement en profondeur et peut améliorer significativement la qualité des effluents.
L'osmose inverse est une technologie de séparation membranaire qui utilise la perméabilité sélective d'une membrane semi-perméable pour séparer les solvants (comme l'eau) des solutés (tels que le sel, la matière organique, etc.) sous pression. La technologie de l'osmose inverse est souvent utilisée dans le dessalement de l'eau de mer et le traitement des eaux usées en profondeur, et peut éliminer efficacement le sel et la plupart des matières organiques des eaux usées.
L'échange d'ions est l'échange d'ions sur la résine avec des ions présents dans les eaux usées afin d'éliminer ou de récupérer des ions spécifiques dans les eaux usées. Cette méthode a des effets significatifs en éliminant les ions de métaux lourds des eaux usées et en adoucissant l’eau.
La désinfection par chloration est l’une des méthodes de désinfection les plus couramment utilisées. Du chlore gazeux, de l'hypochlorite de sodium et d'autres chlorures sont ajoutés aux eaux usées, et la forte propriété oxydante du chlore est utilisée pour tuer les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées. La désinfection par chloration présente les avantages d’un bon effet désinfectant et d’un faible coût, mais elle peut entraîner des problèmes de chlore résiduel.
La désinfection ultraviolette utilise l'effet photochimique des rayons ultraviolets pour détruire la structure de l'ADN ou de l'ARN des micro-organismes pathogènes, leur faisant perdre leur capacité de reproduction et atteignant l'objectif de la désinfection. La désinfection ultraviolette présente l'avantage de ne laisser aucun résidu chimique ni sous-produit, mais elle peut être affectée par la qualité de l'eau, entraînant des effets de désinfection instables.
La désinfection à l'ozone utilise les fortes propriétés oxydantes de l'ozone pour tuer les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées. Les atomes d'oxygène et les radicaux libres hydroxyles produits par la décomposition de l'ozone dans l'eau peuvent rapidement détruire la structure cellulaire des micro-organismes pour obtenir un effet désinfectant. La désinfection à l'ozone présente les avantages d'une stérilisation complète et de l'absence de pollution secondaire, mais l'investissement en équipement et les coûts d'exploitation sont élevés.
En plus des méthodes de désinfection courantes mentionnées ci-dessus, il existe également des méthodes de désinfection telles que la désinfection thermique, la désinfection par rayonnement, la stérilisation par rayonnement ionisant et la stérilisation au plasma de peroxyde d'hydrogène. Ces méthodes ont leurs propres avantages et inconvénients et conviennent à différents scénarios et besoins de traitement des eaux usées.
Types de médias utilisés dans le traitement de l'eau
Le type de média utilisé dans le traitement de l'eau dépend du processus spécifique et du résultat souhaité. Voici quelques types de médias courants :
Médias filtrants
Sable : Utilisé dans les filtres à sable pour éliminer les matières en suspension et réduire la turbidité.
Anthracite : Un type de charbon utilisé dans les filtres en raison de sa porosité élevée et de sa faible densité.
Gravier : Utilisé comme couche de support dans les filtres et peut également être utilisé comme média filtrant lui-même.
Terre de Diatomées (DE) : Un matériau naturel composé de diatomées fossilisées, utilisé dans les filtres DE pour éliminer les particules très fines.
Charbon actif : utilisé pour éliminer les matières organiques, le goût, les odeurs et certains produits chimiques.
Résine échangeuse d'ions : utilisée pour éliminer les minéraux dissous, tels que la dureté, de l'eau.
Filtres à membrane : utilisés dans les processus de filtration membranaire pour éliminer les particules et les micro-organismes en fonction de leur taille.
Médias de désinfection
Chlore : Un désinfectant courant ajouté à l’eau pour tuer les bactéries et les virus.
Lumière ultraviolette (UV) : utilisée pour tuer les micro-organismes en les exposant aux rayons UV.
Ozone : Un désinfectant puissant qui peut oxyder les contaminants et tuer les micro-organismes.
Chaux : Utilisée pour augmenter le pH de l’eau et peut également être utilisée pour éliminer la dureté.
Bicarbonate de soude : Utilisé pour augmenter l'alcalinité de l'eau.
Milieux de traitement biologique
Médias filtrants bio MBBR : Ce sont des supports en plastique avec une surface élevée qui soutiennent la croissance du biofilm. Ils sont utilisés dans les réacteurs à biofilm à lit mobile (MBBR) pour le traitement biologique des eaux usées.
Médias filtrants Bio Block : Ce sont des blocs de plastique avec une structure en nid d'abeille qui offrent une grande surface pour la croissance du biofilm. Ils sont utilisés dans les systèmes de biofiltration pour le traitement des eaux usées.
Emballage de tour aléatoire : Il s'agit de matériaux de forme irrégulière utilisés dans les réacteurs à lit garni pour le traitement biologique des eaux usées. Ils offrent une grande surface pour la croissance du biofilm et favorisent un bon contact gaz-liquide.
Autres médias
Clarificateur à tube : il ne s'agit pas d'un média en soi, mais plutôt d'un dispositif qui utilise une série de tubes pour améliorer la décantation des matières en suspension dans les eaux usées.
Bio-réacteur à membrane MB : Il s’agit d’un type de bioréacteur à membrane qui combine le traitement biologique avec la filtration membranaire. Les membranes peuvent être constituées de différents matériaux, tels que des polymères ou des céramiques.
Diffuseur à bulles à disque : Il s’agit d’un type de diffuseur qui utilise une série de disques pour répartir les bulles d’air uniformément dans l’eau. Il est utilisé dans les systèmes d'aération pour le traitement des eaux usées.
Diffuseur à tube à bulles : Il s’agit d’un type de diffuseur qui utilise un tube avec de petits trous pour libérer des bulles d’air dans l’eau. Il est utilisé dans les systèmes d'aération pour le traitement des eaux usées.
Aérateur mélangeur en spirale : Il s’agit d’un type d’aérateur qui utilise une lame en spirale pour mélanger l’eau et introduire de l’air. Il est utilisé dans les systèmes d'aération pour le traitement des eaux usées.
Machine de déshydratation des boues : Il ne s’agit pas d’un média en soi, mais plutôt d’une machine utilisée pour déshydrater les boues. Il peut utiliser différentes technologies, comme des filtres à bandes ou des centrifugeuses.
Le choix du média dépend de facteurs tels que la qualité de l'eau, les objectifs de traitement souhaités et la rentabilité des différentes options. Par exemple, le sable et le gravier sont relativement peu coûteux et peuvent être utilisés pour diverses applications de filtration, tandis que le charbon actif et les résines échangeuses d'ions sont plus spécialisés et peuvent être plus coûteux.
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