épuration des eaux usées (suite)

- Débourbage : étape de séparation solide-liquide qui précède la clarification d'eaux particulièrement chargées et pour lesquelles une décantation à un seul étage n'est pas suffisante (avec ou sans coagulant-floculant).

- Dégraissage-déshuilage : séparation de produits de densité légèrement inférieure (les graisses solides et les huiles liquides) à l'eau par flottation naturelle ou assistée.

- Évacuation et traitement des sous-produits : essorage, compactage et incinération des refus de grilles, réutilisation des sables lavés sur place (lits de séchage), digestion anaérobie ou incinération des graisses et huiles.

La décantation primaire.

Elle consiste en la séparation des matières en suspension de l'eau à traiter. Elle assure un abattement de 50 % sur les MES et de 25 à 40 % sur la DBO₅. Elle est réalisée soit dans des décanteurs primaires circulaires avec fond racleur et puits central d'épaississement des boues, soit dans des bassins rectangulaires à raclage mécanique.

L'épuration biologique.

Elle utilise des biomasses épuratrices (micro-organismes) le plus souvent aérobies pour oxyder les matières organiques en produisant du dioxyde de carbone et de la biomasse. Ces micro-organismes sont soit libres dans un bassin (boues activées), soit fixés sur des supports de nature variable (lits ou filtres bactériens). Le rendement épuratoire d'une boue activée dépend des capacités d'élimination de la pollution par les micro-organismes, mais aussi de la bonne séparation de ce floc bactérien (qui est mis en recirculation) de l'eau interstitielle épurée. Les bassins à boues activées se différencient par la nature des écoulements au sein du réacteur et entre réacteurs et clarificateur : bassins à flux piston, à mélange intégral, à boucle fermée, à cascade, à alimentation étagée. Certains systèmes sont dits compacts lorsque aération et décantation sont réalisées au sein d'une même unité. Divers systèmes d'aération sont aussi utilisés : aérateurs de surface, par air surpressé à grosses, moyennes ou fines bulles, à fonctions aération et brassage séparées. Les cultures fixées sont elles aussi de nature variable : on trouve des lits à ruissellement (alimentation par distributeur rotatif ou fixe) et des lits granulaires fixes à double vocation (épuration biologique -C et N- et rétention des MES), où air et eau circulent le plus souvent à cocourant en flux ascendant ou descendant.

La décantation secondaire.

Elle consiste en la séparation par décantation ou flottation des matières en suspension (biomasses) de l'eau traitée, préalablement floculée ou non, à l'aide de réactifs dans un floculateur. L'eau produite doit répondre aux normes de rejet.

Un traitement tertiaire est parfois nécessaire pour éliminer les pollutions azotées et/ou phosphorées (pouvant aussi être éliminées au cours de l'épuration biologique en alternant des phases avec et sans aération).

Décantations primaire et secondaire conduisent à la production de boues dites primaires et secondaires de nature et de composition variables. Ces boues liquides volumineuses (dites boues mixtes) contiennent 90 % de matières organiques hautement fermentescibles, des micro-organismes pathogènes et des composés toxiques (ETM, CTO).

La filière de traitement des boues.

Elle se conçoit selon la nature et la composition moyenne des boues et selon des contraintes économiques et administratives (décisions politiques, espaces disponibles, etc.). Différents choix de filière sont possibles et s'organisent autour des étapes suivantes :
l'épaississement correspond à une première étape de réduction du volume des boues par centrifugation, flottation ou décantation. Il peut être suivi d'une désintégration mécanique (broyeur à billes, homogénéisateur haute pression, etc.) ou chimique (ozonation, etc.) ;
la stabilisation est l'étape clé de la filière car elle permet à la fois de réduire de façon significative le pouvoir fermentescible et aussi d'abaisser les teneurs en micro-organismes pathogènes. La stabilisation chimique par chaulage reste le choix le plus onéreux et le moins satisfaisant d'un point de vue écologique. Un procédé de compostage peut être mis en place pour stabiliser-hygiéniser les boues épaissies ; ce procédé pourra également être utilisé pour finaliser le traitement des boues avant épandage (complétant par exemple un procédé de digestion anaérobie). Enfin, on peut avoir recours à la digestion anaérobie (transformation de la matière organique en biogaz valorisable, le méthane) et à la digestion aérobie thermophile (60 °C) ;
le conditionnement, étape facultative, dépend de la nature et de la composition des boues. Il prépare les boues stabilisées à être déshydratées mécaniquement. Il peut être chimique (au moyen de polyélectrolytes ou sels minéraux) ou thermique ;
la déshydratation termine le traitement en réduisant au maximum le volume des boues. Elle peut être réalisée par centrifugation, par filtration sous vide ou sous pression, par séchage thermique ou naturellement sur des lits de séchage (boues étalées en fine couche), des sacs filtrants ou des tamis d'égouttage.

En France, 60 % des boues de STEP sont valorisées en agriculture par épandage selon un cahier des charges rigoureux (suivi de la qualité des boues, nombreuses analyses, transparence vis-à-vis de l'agriculteur et du consommateur...). Trois grands principes de base doivent ainsi être respectés (loi du 8 décembre 1997) : l'innocuité des boues utilisées (aucun effet sur l'homme ou les animaux), leur intérêt agronomique (nécessité de prêter attention aux besoins du sol et aux surplus) et l'interdiction des épandages non contrôlés.

Les boues épandues sont généralement issues d'une filière de digestion anaérobie et/ou de compostage, deux procédés à fort pouvoir hygiénisant et permettant une réduction notable des teneurs en matières organiques. La mise en décharge, qui compte encore pour 15 % en France, est vouée à disparaître à très court terme (elle n'est plus autorisée que pour les déchets ultimes depuis le 1^er janvier 2002). Il reste l'incinération (25 %) spécifique ou co-incinération avec des déchets verts.