Traitements physiques

Chronologie des tapes

Dans la station, lpuration suit plusieurs tapes.On peut diviser ces tapes en catgories: Les procds physiques (en rouge)Les procds chimiques (aussi appel physico-chimique, en orange)Les procds biologiques (en vert)

Dans notre prsentation, nous aborderons les tapes dans un ordre thmatique.La chronologie de la prsentation ne suit donc pas exactement la chronologie des procds de la station.2LES Traitements physiquesPartie ILes traitements physiques sont tous les procds qui utilisent la gravit et la mcanique pour sparer leau de la pollution.3

1.Le relvement et le dgrillage

Les eaux sont releves grce a des vis dArchimdeLe tapis roulant en surface rcupre les dchets qui seront incinrs la dcheterie.

puis les plus gros dchets sont retenus par des grilles.

Dabord, lors de leur arrive la station, les eaux uses sont releves par trois vis dArchimde de dbit unitaire de 1m3/s puis passent travers des grilles qui retiennent les dchets les plus volumineux qui risquent de gner et dendommager les installations.La grille permet de retenir des dchets de plus de 10mm ce qui reprsente 200 tonnes de dchets par an.42.Le dessablage

Les graisses sont entraines la surface en mme temps que le sable dcante.

Ensuite, on emploie un procd de dessablage, qui a comme objectif de retirer les sables en suspension dans leau.Pour cela, de lair est insuffl dans un bassin spcifique afin de sparer le sable de leau.Ainsi, le sable dcante plus facilement au fond de louvrage.

53. Le dgraissage et dshuilageLes graisses et les huiles remontent la surface.

Cette couche va tre spare de leau par dbordement.

Leau est alors redirig vers le bassin de dcantation lamellaire.

Dans le mme bassin que le dessablage, les graisses prsentes dans leau sont entranes en surface par les bulles dair.Leau va ensuite dans un deuxime bassin, dans lequel elle va reposer.Les huiles vont alors remonter la surface de leau et se joindre aux graisses.Le tout forme une couche qui va dborder du bassin, cest le dgraissage et le dshuilage.Ces matires organiques vont tre rcupres pour former des boues, qui seront ensuite revalorises.Leau quant elle va passer dans une conduite en dessous du bord, pour tre dirige vers louvrage de dcantation lamellaire.6

4. La dcantation lamellaire

Les matires en suspension se dposent sur des lames inclines puis sont rcupres au fond du bassin.Leau arrive donc dans le bassin de dcantation lamellaire.La dcantation lamellaire permet dliminer de 45% 65% des matires en suspension dans l eau. Cest un procd qui agit comme une dcantation classique, sauf quon y ajoute des lames inclines. Ainsi, les lamelles vont bloquer des particules pour former des boues qui sont rcupres au fond du bassin et refoules vers les ouvrages de recyclage des boues, ce qui va permettre de les revaloriser dans des domaines agricoles. Leau est ensuite dirige vers les ouvrages de traitement biologique.75. La clarificationIntervenant aprs le traitement biologique, elle consiste sparer les boues des eaux en faisant decanter la boue et dborder leau des bords de louvrage.

Le clarification est une des dernires tapes de lpuration des eaux uses. Elle a lieu aprs les traitements biologiques. Le clarificateur doit sparer leau des boues rsiduelles.Nous pouvons voir sur le schma que le clarificateur est un grand bassin circulaire dans lequel les boues dcantent.Elles sont ensuite aspires par des tubes suceurs qui font progressivement le tour du bassin. Ces boues seront aussi revalorises.Leau, quant elle, dborde de louvrage puis est dirige vers les installations de traitement du phosphore.8LE Traitement BiologiquePartie IITout traitement biologique dans le cadre du traitement des eaux consiste utiliser des bactries ou dautres micro-organismes pour liminer un certain type de pollution.9Le traitement biologiqueTraitement biologique = bactries limination polluantsAnoxie amont(Prdnitrification)Biolift(Nitrification)Anoxie avale(Dnitrification)Dans le cas de la station dpuration de Maxville, le traitement biologique sert liminer la pollution azote, cest--dire la pollution lie lurine (principalement les molcules dammonium et dammoniac dans leau)

Ce traitement a lieu en trois tapes: premirement une tape de dnitrification, lanoxie qui permet denlever les nitrites et nitrates en amont de la nitrification, puis la nitrification grce louvrage du Biolift et enfin une dnitrification en aval pour liminer les nitrites et nitrates gnrs par la nitrification.10Biolift - Nitrification

Entre deauColonne deau avec des grains de sable en suspension grce de lair insuffl par le dessousSortie de leauUne partie de leau revient dans la colonneLa nitrification consiste transformer les molcules dammonium et dammoniaque en nitrites ou nitrates.A la station de Maxville, la nitrification est faite grce un processus unique appel le Biolift. Cest la seule station utiliser ce procd, trs peu de documentation est donc disponible.

Le fonctionnement de louvrage est trs complexe, lexplication que nous apportons sur le Biolift est donc simplifie par rapport au fonctionnement de dpart.

Dans un premier temps, leau entre dans un tube appel Air Lift colonne, dans lequel des grains de sable restent en suspension, en envoyant de lair depuis le bas de la colonne.

Cest grce ces grains de sable que tout le processus de Nitrification aura lieu: des bactries sont cultives sur les grains de sable, et cest elles qui assurent la Nitrification.

En maintenant les grains de sable en suspension, les bactries peuvent agir sur plus de volume, do lintrt de les rpartir tout le long de la colonne grce lair envoy.

Aprs tre sortie de la colonne, une partie de leau va subir le procd une seconde fois, lautre partie est dirige hors de louvrage, vers ltape de dnitrification.

11La nitrificationTransformation naturelle de lammonium (NH4) en ammoniaque (NH3)

Transformation de lammoniaque en nitrites (NO2)

Transformation des nitrites en nitrates (NO3)

De manire gnrale, le processus de nitrification se droule de la manire suivante:

Lion ammonium (NH4+) ragit avec leau naturellement pour former une molcule dammoniaque (NH3) et un ion Hydronium (H3 O+ )

Grce aux bactries, le molcule dammoniaque sassocie avec une molcule de Dioxygne pour former 2 molcules de nitrite (NO2-) , 2 molcules deau et 2 ions Hydrogne

Ensuite, il arrive parfois que les bactries transforment les nitrites en nitrates (NO3-): en faisant ragir 2 ions nitrites et une molcule de Dioxygne, pour former 2 ions nitrates.12Anoxies - DnitrificationBactriesBesoin en oxygneAnoxie = Milieu sans O2 Bactries obliges de prlever loxygne dautres molculesNitrates (NO3) / Nitrites (NO2)Perte atome OxygneTransformationNOEn amont et en aval de la nitrification, on effectue des dnitrifications grce aux ouvrages danoxies.

La dnitrification est le processus qui consiste transformer les nitrates et nitrites dissous dans leau en diazote, qui va schapper dans lair.Les atomes dazote vont donc tre enlevs de leau.

Ainsi, on va placer leau pollue dans un bassin en anoxie, cest--dire sans dioxygne.Dans ce bassin, des bactries spcifiques avec un haut besoin en oxygne sont aussi prsentes.Les bactries ne vont alors pas pouvoir rpondre leur besoin en oxygne grce lair, elles vont donc en prlever dans les molcules en prsence: cest--dire les nitrites et nitrates.13Anoxies - DnitrificationTransformations successives des nitrates jusquau diazoteNitratesNO3NitritesNO2MonoxydedazoteNOOxyde NitreuxN2ODiazoteN2En prenant loxygne des nitrates et des nitrites, les bactries vont entraner une chane de transformation:Les Nitrates (NO3) vont perdre un atome doxygne pour se transformer en Nitrites (NO2)Puis les Nitrites vont aussi perdre un atome doxygne pour se transformer en Monoxyde dazote (NO)Ensuite, les monoxydes dazotes sassemblent deux deux pour perdre un atome doxygne: on a alors deux atomes dazote et un atome doxygne qui restent, cest une molcule doxyde Nitreux (N2O).Enfin, loxyde nitreux va perdre son atome doxygne pour se transformer en diazote, qui va schapper dans lair (il est prsent naturellement dans lair, environ 78%, il est donc sans danger de le rejeter)

Le processus de dnitrification est alors termin, la pollution azote a t retire.

14Traitement physico-CHIMIQUEPartie IIILes traitements physico-chimiques sont les traitements qui utilisent la fois des processus physiques (comme des dcantations etc) et des traitements chimiques, en ajoutant des ractifs.Dans la station de Maxville seul le traitement du phosphore ncessite un traitement chimique.15Le traitement du phosphore

Ractions entre les ions ferriques et les phosphates:FeCl3 + NaH2PO4 FePO4 + NaCl + 2HClFeClSO4 + NaH2PO4 FePO4 + NaCl + H2SO4

Nous allons donc tudier les tapes du traitement du phosphore dans la station.Ce traitement permet dliminer en grande partie les phosphates prsents dans leau.Cest le traitement final dans la station, il a lieu juste avant le rejet de leau, aprs les traitements physiques et biologiques.Llimination du phosphore se droule en trois tapessuccessives: la coagulation, la floculation, puis la dcantation lamellaire.

Lors du traitement du phosphore, un problme se pose, qui empche dutiliser directement une dcantation:le phosphore est prsent sous forme de collodes, cest--dire des particules au diamtre extrmement faible (de lordre de 1nm 1m).Les collodes ont aussi une autre particularit: elles sont charges lectrongativement, ce qui cre des rpulsions lectrostatiques entre elles, et les empche donc de dcanter.

On utilise donc tout dabord, un procd de coagulation.Il permet de neutraliser les charges lectrongatives des collodes en y ajoutant des ractifs.Cela permet alors dannuler les rpulsions lectrostatiques.Ainsi, dans le cas du traitement du Phosphore, on injecte dans le bassin du chlorure ferrique (FeCl3) et du chlorosulfate ferrique (FeClSO4) en tant que ractifs. En agitant la solution, cela permet la formation dun prcipit dorthophosphate de Fer III(FePO4).

Ractions entre les ions ferriques et les phosphates:FeCl3 + NaH2PO4 FePO4 + NaCl + 2HClFeClSO4 + NaH2PO4 FePO4 + NaCl + H2SO4

Ensuite, on utilise une tape de floculation.La floculation permet de grossir la taille des molcules pour les rendre plus lourde et faciliter la dcantation.Ainsi, on injecte des ractifs appels floculantsdans leau.Leur gomtrie permet de se fixer aux collodes et ainsi de former ce quon appelle des flocs, des amas de molcules dont les masses sont alors suffisantes pour dcanter.

Enfin, on utilise une dcantation lamellaire (aussi utilise lors du traitement physique) pour sparer le phosphore pig dans les flocs de leau pure. Leau peut ensuite tre rejete dans la Meurthe.

16Entre Eaux uses

Prtraitement(relevage et dgrillage)

DessablageDshuilage Dcantation

Biolift(Nitrification)

Anoxie(Dnitrification)

Clarificateur

Traitement du phosphore

Rejet des eaux purifiesdans la Meurthe

Procds physiques

Procds chimiques

Procds biologiques