Le traitement de l'eau par boues activées est un processus biologique qui repose sur l'activité de micro-organismes pour éliminer les polluants organiques et inorganiques présents dans les eaux usées. Ce procédé est largement utilisé dans les stations d'épuration pour traiter les eaux usées municipales et industrielles avant leur rejet dans l'environnement ou leur réutilisation.
**Fonctionnement du processus de boues activées :**
1. **Aération :** Le cœur du processus de boues activées réside dans un bassin d'aération où les eaux usées sont mélangées avec un ensemble de micro-organismes (bactéries, protozoaires, etc.). Pour favoriser la croissance et le métabolisme de ces micro-organismes, de l'oxygène est injecté dans le bassin, souvent par des dispositifs tels que des diffuseurs d'air fines bulles, comme l'AQUATUBE® ou l'AQUADISC® de la liste des produits. L'oxygène peut être fourni par des compresseurs ou des turbines d'aération, telles que la turbine lente de surface LTF ou la turbine lente immergée SOFIE®.
2. **Absorption et digestion :** Les micro-organismes absorbent et dégradent les polluants organiques présents dans l'eau, les transformant en biomasse (boues), en dioxyde de carbone et en eau.
3. **Décantation :** Après l'aération, l'eau est envoyée dans un décanteur secondaire où la biomasse se sépare de l'eau épurée par décantation. Les boues plus lourdes se déposent au fond du bassin, tandis que l'eau clarifiée peut être évacuée ou subir des traitements complémentaires.
4. **Recirculation et purge des boues :** Une partie des boues activées est recirculée dans le bassin d'aération pour maintenir une concentration élevée de micro-organismes actifs. L'excès de boues est éliminé du système pour éviter la surpopulation microbienne et traité séparément.
**Origine de l'appellation 'boues activées' :**
L'appellation "boues activées" vient de la nature "active" des boues dans le processus de traitement. Les boues sont dites "activées" car elles sont riches en micro-organismes vivants et actifs qui sont capables de dégrader la matière organique des eaux usées. Cette activation est obtenue grâce à l'aération qui stimule la croissance et l'activité des bactéries par l'apport d'oxygène nécessaire à leur métabolisme aérobie.
**Avantages du traitement par boues activées :**
- Efficacité élevée dans la réduction des matières organiques et des nutriments (azote, phosphore).
- Flexibilité et adaptabilité à diverses charges et compositions d'eaux usées.
- Possibilité d'intégrer des processus de nitrification et de dénitrification pour l'élimination de l'azote.
**Exemples de produits relatifs au processus :**
- **CVC-OXIDEP-TC** et **CHC-OXI-REC-C-ANOX** de Salher sont des stations d'épuration par boues activées conçues pour traiter efficacement les eaux usées, avec des systèmes d'aération et de décantation intégrés.
- **AQUADISC®** et **AQUATUBE®** sont des exemples de diffuseurs d'air fines bulles qui fournissent l'oxygène nécessaire aux micro-organismes dans le bassin d'aération.
- **Turbine lente de surface LTF** et **SOFIE®** sont des équipements d'aération qui assurent le brassage et l'oxygénation des boues activées.
En résumé, le traitement par boues activées est un processus biologique aérobie qui utilise des micro-organismes actifs pour dégrader la pollution organique des eaux usées, et l'appellation vient de la capacité des boues à être activées par l'oxygénation pour traiter efficacement les eaux.
Le traitement des boues activées dans une station d'épuration comporte plusieurs étapes clés, qui peuvent varier légèrement en fonction de la conception spécifique de l'installation et des exigences réglementaires. Voici un aperçu des étapes généralement impliquées dans le traitement des boues :
1. **Collecte et Acheminement des Eaux Usées** : Les eaux usées arrivent à la station d'épuration et sont souvent prétraitées pour enlever les déchets solides tels que les graviers, les sables et les graisses, qui peuvent être nocifs pour les équipements et les processus de traitement suivants.
2. **Décantation Primaire** : Après le prétraitement, les eaux usées passent à travers un décanteur primaire où les solides en suspension se déposent par gravité, formant des boues primaires qui sont ensuite collectées et dirigées vers un traitement ultérieur.
3. **Réacteur Biologique ou Bassin d'Aération** : Les eaux usées entrent dans un bassin d'aération où elles sont mélangées avec les boues activées. L'apport d'oxygène, souvent fourni par des diffuseurs d'air fines bulles comme l'AQUATUBE® ou l'AQUADISC®, favorise la croissance des micro-organismes qui dégradent la matière organique.
4. **Décantation Secondaire** : Les eaux usées traitées sont ensuite acheminées vers un décanteur secondaire, où les boues activées se séparent de l'eau traitée. Des systèmes comme le CHC-OXIREC-C ou le CHC-OXIREC-DEC sont des exemples de stations d'épuration intégrant cette étape avec efficacité.
5. **Recirculation des Boues Activées** : Une partie des boues activées est généralement recirculée vers le bassin d'aération pour maintenir une concentration optimale de biomasse. Le surplus de boues, appelé boues excédentaires ou de purge, est dirigé vers les étapes de traitement des boues.
6. **Épaississement des Boues** : Les boues excédentaires sont souvent épaissies par gravité ou par flottation pour réduire leur volume avant la déshydratation.
7. **Déshydratation des Boues** : Les boues épaissies sont ensuite déshydratées pour en extraire davantage d'eau. Les méthodes de déshydratation comprennent l'utilisation de filtres-presse, de centrifugeuses ou de séchoirs à boues.
8. **Traitement Avancé des Boues** : Selon la réglementation et l'utilisation finale des boues, des traitements supplémentaires peuvent être nécessaires, tels que la stabilisation (digestion anaérobie ou aérobie), la désinfection, ou l'hygiénisation pour réduire les pathogènes et les odeurs.
9. **Valorisation ou Élimination des Boues** : Les boues traitées peuvent être valorisées comme amendement agricole, incinérées pour produire de l'énergie, ou éliminées de manière sûre dans des décharges ou par d'autres méthodes approuvées.
Des équipements spécialisés sont nécessaires à chaque étape pour gérer efficacement le traitement des boues. Par exemple, des aérateurs rapides flottants comme l'AQUAFEN® peuvent être utilisés pour l'aération et le mélange en lagune ou en bassin, tandis que les turbines d'aération comme la turbine lente de surface LTF ou la SOFIE® peuvent être employées pour l'oxygénation et le brassage. Ces composants jouent un rôle essentiel dans l'optimisation du traitement biologique et la qualité de l'eau épurée.
La qualité de l'eau entrante dans une station d'épuration des eaux usées (STEP) destinée à être traitée par boues activées doit répondre à certains critères pour assurer l'efficacité du processus biologique. Voici les principaux facteurs à considérer :
1. **Charge polluante :** La concentration des polluants, notamment la demande biochimique en oxygène (DBO), la demande chimique en oxygène (DCO), les solides en suspension (SS) et les nutriments tels que l'azote (N) et le phosphore (P), doit être compatible avec la capacité de traitement de la STEP. Une charge trop élevée pourrait inhiber l'activité des micro-organismes responsables de la dégradation biologique.
2. **pH :** L'eau entrante doit présenter un pH généralement compris entre 6 et 9 pour ne pas perturber l'équilibre biologique des bactéries et micro-organismes présents dans les boues activées. Un pH en dehors de cette plage pourrait endommager les micro-organismes et réduire l'efficacité du traitement.
3. **Température :** Les températures idéales pour le traitement biologique sont comprises entre 10 et 40 degrés Celsius, avec un optimum autour de 20 à 30 degrés. Des températures trop froides ou trop chaudes peuvent inhiber l'activité microbienne.
4. **Toxicité :** L'eau entrante ne doit pas contenir de niveaux toxiques de substances chimiques telles que les métaux lourds, pesticides, solvants, et autres composés inhibiteurs ou toxiques pour les microorganismes.
5. **Huiles et graisses :** La présence de concentrations élevées d'huiles et de graisses peut entraîner des problèmes de flottation des boues et d'encrassement des équipements. Il est donc important de maintenir ces constituants à des niveaux gérables.
Pour traiter l'eau dans une STEP utilisant le traitement par boues activées, divers équipements peuvent être utilisés pour optimiser le processus :
- **Aérateurs** comme l'Aquafen® Aérateur rapide flottant ou la SOFIE® Turbine lente immergée, qui fournissent l'oxygène nécessaire aux micro-organismes pour la biodegradation des polluants.
- **Diffuseurs d'air fines bulles**, tels que l'AQUATUBE® ou l'AQUADISC®, qui maximisent le transfert d'oxygène dans le liquide et assurent une aération efficace et homogène sur l'ensemble du bassin.
- **Turbines de surface**, comme la Turbine lente de surface LTF, qui aident à maintenir les solides en suspension et à homogénéiser le mélange dans les bassins d'aération.
Ces systèmes doivent être dimensionnés et gérés de manière appropriée pour s'adapter à la qualité de l'eau entrante et aux variations de charge, tout en assurant un traitement efficace et le respect des normes environnementales pour l'eau épurée.
