L’épuration des eaux usées a pour objectif de rejeter dans le milieu naturel des eaux d’une qualité suffisante pour protéger le plus possible le milieu récepteur. Les procédés d’épuration des eaux usées sont nombreux et très différents l’un par rapport l’autre.

Définition des eaux usées

Ceux sont les eaux altérées par les activités humaines à la suite d’un usage domestique (eaux ménagères lessives, cuisine et bain ainsi que les eaux de vannes, industriel, artisanal, agricole ou autre. Une personne consomme en moyenne 150 à 200 litres d’eau potable par jour. Une fois utilisée, elle devient de l’eau dite « eau usée »..

Origine et Composition des eaux usées 

Suivant l’origine des substances polluantes on distingue entre quatre catégories d’eaux usées :

Les eaux usées domestiques
Elles proviennent des différents usages domestiques de l’eau. Elles sont essentiellement porteuses de pollution organique. Elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour origine les salles de bains et les cuisines et sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, de débris organiques, …etc.et en eaux ‘vannes’ sont les rejets des toilettes, chargés de diverses matières organiques azotées et de germes fécaux (1).

Les eaux industrielles
Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d’une industrie à l’autre. En plus des matières organiques azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques ou des hydrocarbures (1).

Les eaux agricoles
L’agriculture est une source de pollution des eaux car elle apporte les engrais et les pesticides (2).

Les eaux pluviales
On entend par eaux pluviales, les eaux issues du ruissellement des toitures, des terrasses, des parkings et des voies de la circulation. Leur destination est le milieu naturel (1).

Traitement des eaux usées 

Le principe de l’épuration des eaux usées urbaines est basé, dans la plupart des cas, sur la dégradation biologique aérobie des pollutions présentes dans les eaux usées. Dans la nature, les microorganismes présents dans les rivières et dans les sols effectuent spontanément une biodégradation de la pollution des eaux, c’est le phénomène d’autoépuration. Les stations de traitement des eaux usées ne font qu’au final d’imiter la nature mais dans un espace plus confiné où les processus biologiques de dégradation de la pollution sont amplifiés et intensifiés .

Parmi les procédés biologiques, on distingue essentiellement :
– Les procédés à cultures libres où les microorganismes épurateurs sont présents librement dans l’eau.
– Les procédés à cultures fixées où les microorganismes sont fixés sur un support solide.

D’autres techniques, utilisées dans les zones rurales, sont des copies d’écosystème naturel de type zone humide associant eaux, sols et végétaux. Mais peu importe les méthodes utilisées pour le traitement des eaux usées (3).

Définition d’une station d’épuration (STEP)

C’est une installation qui sert à dépolluer les eaux usées pour éviter la destruction totale des écosystèmes aquatiques et naturelles du a l’effluents pollués, et au même temps éviter la rareté de la source en eau se faisant sentir au cours des prochaines années. L’objectif d’une STEP est :
– Protection de la santé.
– Protection des sources d’eau potable.
– Protection de système aquatique terrains adjacents.

Traitement primaire (décantation primaire)

La décantation primaire a pour objet de parfaire la qualité des prétraitements notamment par la capture des matières en suspension ‘MES’ naturellement décantables et par élimination poussé des flottants (huile et graisse) (7). Elle consiste en une séparation des éléments liquides et des éléments solides sous l’effet de la pesanteur, les matières solides se déposent dans le fond d’un ouvrage appelé décanteur pour former les boues primaire.

Traitement secondaire (décantation secondaire)

Si les prétraitements font appel à des procédés physiques, le traitement secondaire est une épuration biologique. On distingue couramment les techniques dites intensives et des techniques dites extensives :

– Du côté des techniques extensives, on reconstitue des écosystèmes artificiels simplifiés. Il s’agit de faire intervenir l’ensemble des processus de dégradation présents naturellement dans un écosystème. Avec les techniques extensives, on reproduit le principe de l’autoépuration, mais dans des écosystèmes artificiels optimisés, de façon à protéger l’écosystème naturel. L’appellation « extensive» provient du fait que ces techniques nécessitent de grandes surfaces pour être pratiquées. Les charges appliquées par unité de surface sont par conséquent très faibles. La surface minimale requise est de 3 à 5 𝑚² /Équivalent-Habitant (EH). L’extensive offre des techniques d’épuration qui sont des solutions tout à fait adaptées aux collectivités rurales (moins de 2000 EH) et aux zones d’habitat dispersé.

– Les techniques intensives visent à la maîtrise des mécanismes épuratoires : elles les isolent et les modélisent, de manière à permettre un contrôle des opérations. Les techniques intensives classiques, comme les boues activées, les disques biologiques et les lits bactériens, exploitent les propriétés de bactéries aérobies, soit libres dans des bassins munis d’aérateurs, soit fixées sur des supports. Ces techniques sont particulièrement utilisées dans le traitement des effluents des agglomérations de plus de 2000 EH. Elles se combinent à des procédés physico chimiques qui utilisent notamment des techniques de décantation, filtration, flottation, coagulation et floculation (8).

Les techniques intensives

Les techniques les plus développées au niveau des stations d’épuration urbaines sont des procédés biologiques intensifs. Le principe de ces procédés est de localiser sur des surfaces réduites et d’intensifier les phénomènes de transformation et de destruction des matières organiques que l’on peut observer dans le milieu naturel (9). Trois grands types de procédés sont utilisés :
– Les lits bactériens.
– Les boues activées.
– Disques biologiques cédés.

Lit bactérien 

Le principe de fonctionnement d’un lit bactérien consiste à faire ruisseler les eaux usées, préalablement décantées sur une masse de matériaux poreux ou caverneux qui sert de support aux micro-organismes (bactéries) épurateurs , Une aération est pratiquée soit par un tirage naturel soit par une ventilation forcée. Il s’agit d’apporter l’oxygène nécessaire au maintien des bactéries aérobies en bon état de fonctionnement. Les matières polluantes contenues dans l’eau et l’oxygène de l’air diffusent, à contre-courant, à travers le film biologique jusqu’aux micro-organismes assimilateurs. Le film biologique comporte des bactéries aérobies à la surface et des bactéries anaérobies près du fond. Les sous-produits et le gaz carbonique produits par l’épuration s’évacuent dans les fluides liquides et gazeux (9).

Boues activées

Le principe des boues activées réside dans une intensification des processus d’autoépuration que l’on rencontre dans les milieux naturels. Il consiste à mélanger et à agiter des eaux usées brutes avec des boues activées liquides, bactériologiquement très actives. La dégradation aérobie de la pollution s’effectue par mélange intime des microorganismes épurateurs et de l’effluent à traiter. Ensuite, les phases “eaux épurées” et “boues épuratrices” sont séparées (12).

Une installation de ce type comprend les étapes suivantes :
– Les traitements préliminaires et, éventuellement, primaire.
– Le bassin d’activation (ou bassin d’aération).
– Le décanteur secondaire avec reprise d’une partie des boues.
– L’évacuation des eaux traitées.
– Les digesteurs des boues en excès provenant des décanteurs.