Volume 21, numéro 4, 2008, p. 399-485Numéro publié dans le cadre de l’Année internationale de l’assainissement

Des études portant sur l’épuration des eaux usées domestiques ont été menées sur une filière de trois bassins en série de lagunage à microphytes à la station expérimentale de l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2IE). Cette filière comporte : un bassin anaérobie (BA), un bassin facultatif (BF) et un bassin de maturation (BM). Des mesures d’indicateurs de qualité ont été effectuées pendant dix mois sur des échantillons prélevés suivant une fréquence bihebdomadaire pour certains et hebdomadaire pour d’autres. Les rendements épuratoires moyens atteignent 66 % pour les MES, 81 % pour la DCO et 87 % pour la DBO5. Le résiduel de MES de l’effluent traité répond, dans 76 % des mesures, aux normes de rejet recommandées par la directive de l’Union Européenne (< 150 mg L‑1). L’élimination du phosphore est faible et instable avec un rendement moyen de 17,2 % pour le phosphore total et 19,2 % pour les ortho-phosphates. La réduction de la pollution azotée atteint en moyenne 76 % en NTK et 38,4 % en azote ammoniacal. De manière globale, les teneurs résiduelles en azote et en phosphore restent assez élevées par rapport à la limite tolérable pour un rejet d’effluent dans un écosystème sensible à l’eutrophisation. L’abattement de la pollution bactérienne est important allant jusqu’à 4,9 ulog pour les coliformes fécaux; mais la teneur résiduelle moyenne (5,4 × 103 unités formant des colonies (ufc)/100 mL) reste tout de même supérieure à la directive OMS (≤ 1 000 ufc/100 mL) pour une réutilisation non restrictive en irrigation. Concernant la charge parasitaire, les études ont montré que la filière assure une élimination totale (100 %) des oeufs d’helminthes et des kystes de protozoaires.

Depuis quelques années, la présence de substances pharmaceutiques a été observée dans les milieux aquatiques y compris dans l’eau potable. Les principales sources de dispersion de ces composés dans l’environnement sont les stations d’épuration des eaux usées (STEP). Une analyse de la littérature publiée sur le sujet est proposée. Ce sont les analgésiques/anti-inflammatoires, les hypocholestérolémiants, les cytostatiques et les bêta-bloquants qui présentent les concentrations les plus élevées en entrée de station d’épuration. Malgré des rendements d’élimination quelquefois très élevés, les concentrations de ces groupes de médicaments restent non négligeables dans les effluents de stations.

Les antibiotiques forment un des plus importants groupes de médicaments à cause de leur niveau de consommation, de leur fréquence de détection dans les milieux aquatiques et de leur action spécifique sur les bactéries, notamment celle potentiellement néfaste qu’ils peuvent avoir sur les bactéries mises en oeuvre dans les systèmes de traitement biologique des eaux résiduaires urbaines. Globalement, la charge en antibiotiques est faible dans les eaux usées urbaines mais elle est forte dans les effluents des hôpitaux. Les rendements d’élimination sont, quant à eux très variables, allant de 0 % pour le nitrothiazole à 95 % pour la tétracycline.

Relation entre conductivité et composition ionique dan les eaux usées urbaines

Les variations de la conductivité d’eaux usées urbaines ont été suivies sur de longues durées a l’aide de sondes placées in situ en entrée d’installations de traitement et sur des échantillons prélevés automatiquement. Quatre communautés (entre 1 000 et 350 000 habitants) ont été choisies pour cette étude. On a également dosé sur les échantillons les principaux ions (calcium, sodium, potassium, magnésium, ammonium, ortho-phosphates, chlorures et sulfates). Il apparait que le sodium, le potassium, l’ammonium et les ortho-phosphates contribuent pour 34 % a la conductivité des eaux usées et présentent des variations journalicres en phase avec la pollution carbonée soluble, estimée a partir de l’absorbance a 254 nm. Par contre, le calcium, qui contribue pour 22 % a la conductivité, présente un déphasage qui peut ztre du a son transport dans le réseau d’assainissement du fait de la corrosion des conduites en béton ou a des infiltrations d’eaux claires. Finalement, la combinaison de ces différentes contributions ioniques conduit a une variabilité de la conductivité qu’il n’est pas facile de lier a l’activité humaine, et donc a des rejets accidentels dans le cadre d’un systcme de détection de variation anormale de la qualité des eaux usées.

Les fibres du végétal marin Posidonia oceanica (L.) ont été utilisées en tant que nouvel adsorbant biologique pour l’élimination du chrome hexavalent des solutions aqueuses artificiellement contaminées. Les expériences ont été effectuées en lots aussi bien pour les cinétiques que pour les isothermes d’adsorption. Les variables expérimentales étudiées sont le pH, la température, la quantité de biomasse et la concentration initiale de Cr(VI). Le maximum de biosorption a été observé pour un pH 2. La capacité de biosorption semble être optimisée par une augmentation de la température, de la quantité de biosorbant et de la concentration initiale. Les isothermes d’adsorption sont en accord avec les modèles de Redlich-Peterson et Langmuir. De plus, l’analyse thermodynamique a révélé que le présent processus d’adsorption est un phénomène favorable, endothermique et spontané.

Fractionnement de l’eau usée pour l’utilisation du modèle ASM1 en vue de l’optimisation du traitement des eaux usées : application à l’élimination du carbone et de l’azote dans un SBR

Une méthodologie d’optimisation des durées du cycle et des phases d’un procédé SBR avant une mise en oeuvre réelle a été développée grâce à l’utilisation de la modélisation mathématique (utilisation du modèle ASM1). Les valeurs par défaut du modèle ASM1 ne permettent pas toujours de tenir compte de la variabilité de la qualité des eaux usées, notamment dans le cas d’eaux usées particulières (cas d’un mélange d’eaux usées industrielles et domestiques). Afin de tenir de tenir compte de cette variabilité et dans le but de déterminer plus précisément les valeurs des variables du modèle ASM1, une procédure de fractionnement a été appliquée à des échantillons d’eaux usées urbaines, par temps de pluie et par temps sec. Le choix de la méthode d’identification des variables du modèle ASM1 est très important car il conditionne en partie le résultat. Deux méthodes ont été mises en oeuvre : des tests de biodégradation en réacteurs fermés, et des tests de coagulation floculation. L’utilisation des variables définies notamment par les tests de biodégradation a permis de définir un cycle de 12 heures permettant d’allier une bonne qualité de l’eau de sortie à une productivité optimale. La méthodologie décrite permet d’obtenir de très bons taux d’abattement du carbone et de l’azote pour une eau usée urbaine, respectivement supérieurs à 90 % et 80 %.

Dans ce travail, nous avons caractérisé et évalué l’impact sur le milieu marin des rejets industriels de tannerie. Les résultats montrent que la qualité des eaux usées varie considérablement d’une étape de production à l’autre. Les opérations de prétannage (travail de rivière) sont les plus polluantes avec des teneurs en DCO qui peuvent atteindre 30 000 mg/L. L’analyse des eaux usées au niveau du bassin de collecte, où s’achemine l’ensemble des effluents de l’usine, montre une charge polluante importante et variable avec le temps. La DCO fluctue entre 700 et 3 400 mg/L et les matières en suspension entre 500 et 8 000 mg/L avec des charges polluantes moyennes de 114 et 358 kg/jour respectivement. Ces eaux sont aussi chargées en chrome avec des teneurs qui se situent entre 40 et 115 mg/L, soit une charge de 6,5 kg/jour. La teneur en sulfures varie entre 65 et 160 mg/L. En outre, l’indice de biodégradabilité (DBO5/DCO : 0.1 – 0.2) indique que ce rejet n’est pas facilement biodégradable.

L’examen des teneurs en chrome chez des espèces bioindicatrices, la moule Mytilus galloprovincialis et les algues Ulva lactuca et Corallina officinalis, montre l’ampleur des apports en polluants causée par ce type de rejets au niveau de la mer. Les teneurs en chrome au niveau de ces espèces à proximité de point du déversement de ces eaux usées, sont élevées comparées à d’autres points plus éloignés.

Depuis plus de 15 ans, la Direction de la Recherche et du Développement du Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne (SIAAP) étudie le procédé de biofiltration des eaux résiduaires urbaines. Les différents travaux de recherche et développement, menés à l’échelle industrielle et semi-industrielle (stations d’épuration/ prototypes/pilotes) ont permis au SIAAP d’acquérir une réelle expérience sur ce procédé de traitement. L’objectif de cet article de synthèse est d’extraire de ces 15 années de travail des informations clés sur les performances et les limites des biofiltres (charges éliminées et influence des conditions d’exploitation sur l’élimination de la pollution) ainsi que sur les mécanismes de colonisation et d’encrassement des massifs filtrants.