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Huîtres & Crevettes

Traitement des eaux usées (section 1/2)

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(Traitement mécanique et nettoyage biologique)

Dans les années 70, le monde aquatique était encore bien mystérieux et l’enseignement européen n’était alors pas encore très développé dans ce domaine particulier. J’en voyais déjà le potentiel, surtout en faisant du propre, c’est-à-dire sans contamination industrielle. Il fallait seulement connaître les besoins nutritionnels des espèces, les précautions prophylactiques et surtout comment les reproduire ...car sans œufs, larves et alevins aucun élevage ne pouvait décoller.

Quelques visites préalables à de grandes écoles internationales, sur d’autres continents où l’on enseignait déjà l’aquaculture, m’ont convaincu d’intégrer l’une d’elles. Je n’avais eu plus qu’une seule idée en tête : apprendre tout ce dont j’en étais capable. Quelques cours furent donnés par des professeurs expérimentés1 qui réalisaient régulièrement des expertises en régions tropicales. En suivant leur enseignement, en participant à leurs laboratoires et travaux pratiques, je me suis ainsi très vite familiarisé à des thèmes importants comme la qualité et chimie des eaux, la bactériologie et virologie aquatiques et l’économie appliquée aux gestions aquatiques.

Si le domaine aquacole ne m’avait pas capté dès le départ, je me serais bien orienté vers le secteur (non moins intéressant) du recyclage des eaux résiduaires. En effet, il a toute son importance sur notre planète, car il a beaucoup à voir avec la filtration des eaux ...comme on la considère dans les écloseries et systèmes d’élevage intensif2. En fait, il s’agit du traitement des eaux usées quelles qu’elles soient. Cette science n’est peut-être pas tout-à-fait exacte (pour les nombreuses estimations qu’il faut considérer3), mais elle a au moins le mérite d’essayer de cerner un milieu fort complexe dont le but est de rendre plus propre une ressource aussi vitale que l’eau : sans elle, tout développement du vivant (végétal/animal) serait impossible ...à fortiori applicable à l’humain.

Il est toutefois fort dommage de constater que nos responsables politiques n’en font pas d’avantage pour promouvoir ce secteur crucial qui en apparence ne leurs rapporte rien sur le court et moyen termes. Pourtant parmi les principaux effets environnementaux occasionnés par les eaux usées rejetées n’ayant pas été traitées, on trouve notamment :

- des solides métalliques en suspension se retrouvant en excès dans la vase ;

- de nombreuses substances dissoutes perturbant la vie dans nos sols ;

- des molécules chimiques toxiques pour la vie aquatique ;

- de sérieuses réductions d’oxygène dissous dans l’eau ;

- des nappes phréatiques contaminées devenues impropres à la consommation ;

- des problèmes olfactifs de voisinage parfois fort déplaisants.

Mais que sont exactement les eaux usées ou résiduaires ?

Ce sont toutes les eaux issues d’un rejet industriel, pouvant être hautement contaminant, et celles provenant de notre réseau domestique (évacuation d’eaux sales de nos douches, baignoires, lessiveuses, lavabos, cuisines, sanitaires, etc.). Elles comprennent également les eaux de ruissellement lorsque celles-ci traversent des aires contaminées, du genre terres agricoles qui reçoivent engrais et pesticides. En fait, il s’agit de toutes les eaux qui ont été souillées (salies, polluées) et qui contiennent parfois des bactéries très dangereuses pour l’homme, ainsi que certains médicaments, comme les antibiotiques, qui sont très difficiles à éliminer.

Dans tous les cas, il faut d’abord déterminer les agents responsables de la pollution : quels sont les polluants qui se retrouvent dans l’eau dégradée à traiter. Ce n’est que sur la base des résultats d’une telle analyse qu’on pourra être plus performant et utiliser des procédés spécifiques pour rendre l’eau de rejet plus propre. Dans tous les procédés techniques utilisées, il y a des stades communs à appliquer, mais il y en a d’autres qui sont propres aux types de pollution détectés.

Comment réalise-t’on ce nettoyage ? Quels sont les traitements nécessaires pour dépolluer ces eaux afin de pouvoir les réincorporer dans la nature (par exemple, dans un cours d’eau, sans affecter les espèces aquatiques) ou pour les réutiliser en eau non potable (comme en irrigation agricole ou en circuit fermé pour une écloserie piscicole).

Aujourd’hui, des alternatives nouvelles voient le jour, mais la grande majorité des stations d’épuration d’eaux résiduaires (de traitement des eaux usées) s’inspirent des procédés décrits ci-après. Ces derniers tiennent tous compte des spécificités régionales et des ressources économiques du lieu où ils s’implantent.

Dans les stations d’épuration d’eaux résiduaires, on procède en général aux 3 étapes suivantes auxquelles on ajoute parfois une quatrième :

Phase 1 : Traitement mécanique des eaux (pour tous les corps solides)

Procédés physiques incluant l'aération, la sédimentation, l’influence thermique et la filtration

D’abord, un crible, une grille ou un tambour-tamiseur élimine les objets/déchets flottants, comme les feuilles.

 

Grille mécanisée.

Un déssableur élimine les matières rapidement sédimentables de l'eau afin d’éviter les dommages aux parties mécaniques de l'unité de traitement des eaux. La sédimentation, aussi appelée clarification, consiste en une décantation par gravité. Des séparateurs à plaques inclinées sont souvent utilisés pour l’élimination continue des boues collectées au fond de l’unité. Ces clarificateurs comprennent à la fois l’aération, le brassage et si nécessaire la décantation de l'eau.

Les boues produites par sédimentation sont appelées boues primaires. Elles sont généralement composées de matières organiques. Le processus implique une faible vitesse d’écoulement pour permettre aux particules plus fines de se déposer, selon leur nature, au fond ou à la surface de l’eau. Une pompe fait cheminer les boues fraîches vers un digesteur. Le processus de digestion dans ce dernier se fait en l’espace d’environ quatre semaines. Les résidus consistent en une boue inodore, qui est souvent utilisée pour des besoins agricoles après déshydratation par centrifugeuse ou filtre. Ce digesteur va permettre de libérer du méthane en quatre phases : l’hydrolyse, l’acidogenèse, l’acétogenèse et la méthanogenèse. Ce méthane est alors converti en électricité dans une centrale de chauffage et peut aussi être utilisé sur site pour alimenter une centrale en énergie.

Dans certains cas, on procède à l’élimination de graisses (déshuilage) pouvant se trouver dans l’eau contaminée. En général, on injecte de fines bulles d’air qui remontent à la surface en entraînant les particules graisseuses. Comme celles-ci sont hydrophobes, elles flottent et sont récupérées par raclage (écumage4), comme on le fait dans beaucoup d’écloseries de poissons (les petites larves peuvent effectivement être très affectées par cette couche lipidique asphyxiante).

Phase 2 : Nettoyage biologique

Processus biologiques incluant le traitement aérobique et anaérobique des eaux usées, l’oxydation biochimique et la digestion des boues

A ce niveau, un traitement biologique met en œuvre des fermentations au moyen de bactéries qui vont « manger » la pollution. Ainsi, plusieurs micro-organismes vivent sur un support adapté (comme des billes volcaniques). Nous avons affaire aux boues d'épuration dites boues activées. Ces microbes se nourrissent des saletés qui sont présentes dans l’eau et les digèrent. Les bactéries (microbes) seront évaluées indirectement tout au long du traitement par la consommation d’oxygène (la DBO5sur un laps de temps ou DCO6) et par la quantité de gaz carbonique formé (l’oxydation des produits carbonés se fait en premier ; celle des produits azotés qui suit conduit au phénomène de nitrification qui consiste au processus bactérien dans lequel l’azote organique et ammoniacal est oxydé en nitrite (par les Nitrosomonas), puis en nitrate (par les Nitrobacters). Donc, nous avons en premier lieu à une digestion aérobique, ensuite à une digestion anaérobique (en tenant compte que la présence d’oxygène dissous inhibe la dénitrification).

Dans la plupart des stations d’épuration, l’eau pré-purifiée pendant la phase de traitement mécanique est acheminée vers des bassins d’aération, qui prennent souvent une forme circulaires. L'eau est mise en circulation par l'apport d'oxygène et à l'aide d'agitateurs.

L’objectif est de créer un environnement propice au développement de bactéries et micro-organismes aérobiques qui vont se nourrir des contaminants organiques résiduels et les convertir en substances inorganiques. L’apport d’oxygène stimule la démultiplication des bactéries, favorisant ainsi la formation des fameuses boues activées. En réduisant la vitesse des eaux à traiter, on favorise la sédimentation et les boues activées se déposent au fond de l’eau purifiée, où elles peuvent être extraites du bassin circulaire. 90 % des eaux usées sont ainsi nettoyées des substances biodégradables.

 

Donc, le principal déchet du traitement des eaux résiduaires est de la boue. Celle-ci peut parfois se révéler fort toxique dû à la concentration de certaines particules polluantes. Une telle boue est ainsi souvent rejetée par l’agriculture (engrais empoisonné). De plus, l’odeur de cette boue peut également déranger le voisinage. C’est ainsi qu’on la sèche pour ensuite la brûler et parfois en récupérer du méthane.

Toutefois, dans de nombreux autres cas, le nettoyage biologique des eaux usées se révèle insuffisant. Par conséquent, on complète avec d’autres processus, généralement par un traitement chimique qui prendra le relais. On va donc faire appel à des additifs chimiques ciblés pour augmenter la purification de l’eau.

____________________________

1 Certains possédaient leur propre business dans l’orientation choisie ou proche de leur secteur d’enseignement.

2 Bien que la qualité des produits sortant d’une intensification ne pourra jamais rivaliser avec ce que l’on produit dans un environnement complètement naturel. En effet, dans ce dernier, on recherche un équilibre entre ce que la flore/faune aquatique environnante peut fournir comme aliment et les besoins nutritionnels des animaux considérés devant pouvoir manger à satiété pour assouvir leur faim.

3 On passe beaucoup de temps à estimer des densités/concentrations de bactéries aérobiques/ anaérobiques ...même si on n’en juge que le produit final (l’important est de rendre l’eau plus propre et même réutilisable, notamment pour l’agriculture ou tout usage non potable).

4 Sorte d’aspiration ou balayage à la surface de l’eau.

5 DBO = demande biologique d’oxygène.

6 DCO = demande chimique d’oxygène.

Classé dans : Eau Mots clés : aucun

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