La technologie de l'eau (assainissement de l'eau)
L'assainissement de l'eau repose sur deux grands types de procédés :
- Les traitements qui permettent de distribuer l'eau potable, après l'avoir débarrassé des matières toxiques et des µorg+ pathogènes.
- Les traitements qui épurent les eaux résiduaires et qui éliminent à divers degrés la matière organique et les µorg+ de manière à retourner dans la nature une eau de qualité convenable pour l'environnement naturel.
1- Traitement de l'eau brute
il a pour but d'éliminer les microorganismes entéropathogènes et inoffensifs et les substances qui peuvent affecter les caractéristiques organoleptiques de l'eau ou causer à long terme l'obstruction des systèmes d'adduction de l'eau (exemple les algues microscopiques peuvent troubler l'eau et occasionner un goût et une odeur désagréable. Les bactéries sulfureuses notamment productrices d'hydrogène sulfureux, contribuent à acidifier l'eau et la rendre malodorante).
Le traitement de l'eau brute s'effectue toujours en plusieurs étapes :
a- Le microtamisage : L'eau brute passe à travers un tamis dont les mailles ont un diamètre < 100 µm, ce qui permet de retenir le plancton, la matière organique et les substances minérales volumineuses.
b- Coagulation et floculation : Ces deux procédés servent à débarrasser l'eau des particules colloïdales (diamètre < 1 µm), et qui peuvent rester par conséquent très longtemps en suspension dans l'eau. La coagulation permet de faciliter l'agglomération des particules en suspension en les déstabilisant. Elle est réalisée à l'aide de produits chimiques qui se dispersent rapidement, le sulfate d'alumine ou le chlorure ferrique sont les coagulants les plus utilisés. La floculation correspond à la phase au cours de laquelle les particules s'agglutinent et forment le floc, ce précipité devra être éliminés lors de la décantation et de la filtration.
c- Décantation : est la méthode de séparation la plus fréquente des MES, La décantation permet aux flocs de s'accumuler pour former de la boue qui devra être régulièrement extraite. L'eau sera ensuite acheminée vers les filtres qui enlèveront les plus petites particules qui n'auront pas sédimenté ou décanté.
d- Filtration : La filtration consiste à faire passer l'eau à travers un matériau poreux afin d'éliminer les matières en suspension restants. Elle est réalisée sur des matériaux classiques (sables) ou sur des membranes. La plus répandue est la filtration sur lit de sable (lit filtrant) : une couche de sable retient les particules et laisse passer l'eau filtrée.
e- Désinfection : est l'étape terminale du traitement de l'eau ; elle est essentielle pour la prévention des épidémies d'origine hydrique. Elle a pour objectif d'assurer la destruction des µog+ pathogènes de l'eau. Il existe plusieurs désinfectants : chlore, ozone, dioxyde de chlore, rayonnement UV,...
Le chlore est le plus utilisé pour sa grande disponibilité, son faible coût, sa bonne solubilité dans l'eau et de sa toxicité sélective à l'égard des µorg+. Un des inconvénients du chlore est son pouvoir de réaction avec la matière organique de l'eau formant des produits toxiques et cancérigènes et des chlorophénols (odeurs désagréables). Le chlore n'a pas de pouvoir viricide, on peut utiliser le dioxyde de chlore et l'ozone contre les virus. La concentration de chlore est de 1 mg/ l.
2- Épuration des eaux usées
Une station d'épuration permet de traiter les eaux usées qu'elles soient d'origines industrielles ou qu'elles proviennent des activités quotidiennes de l'homme. Le but est de collecter les eaux usées, puis de les épurer par traitement, avant de pouvoir les rejeter dans le milieu naturel sans risquer de polluer notre environnement.
Caractéristiques des eaux usées
a- Matières en suspension [1](MES[1]) : c'est la quantité de pollution organique et minérale non dissoute dans l'eau. Les MES[1] sont responsable d'ensablement et de baisse de pénétration de la lumière dans l'eau, ce qui entraîne une diminution l'activité photosynthétique et une chute de la productivité du phytoplancton. L'eau polluée contient de 100 à 300 mg/ l (7)[2].
b- La demande biochimique en oxygène (DBO[5]) : la quantité d'oxygène nécessaire aux µog+[3] vivants pour assurer l'oxydation et la stabilisation des matières organiques présentes dans l'eau usée. C'est un paramètre qui permet d'évaluer la fraction de la pollution organique biodégradable. En effet les micro-organismes aérobies utilisent de grandes quantités d'oxygène pour transformer les composés organiques en matière minérale. Cette réduction est parfois telle que des espèces de poissons ne peuvent survivre par suite de manque d'oxygène disponible, cas des salmonidés, truites et saumons. La DBO5 C'est la quantité d'oxygène à fournir à une culture microbienne pour qu'elle décompose les polluants organiques en cinq jours, à l'aide d'un oxygénomètre (8).[4]
Les étapes du traitement d'épuration des eaux usées : englobe 3 grandes étapes :
Traitement primaire : Le prétraitement
*Le dégrillage a pour rôle de faire passer l'eau à travers des grilles qui retiennent les corps flottants et gros déchets (chiffons, morceaux de bois, plastiques..)
*Le dessablage est un prétraitement physique qui consiste à retenir les sables entraînés avec l'écoulement de l'eau. Le dessablage concerne les particules de granulométrie supérieure à 200 µm.
* Le déshuilage, les graisses remontent grâce à une injection d'air et sont collectées à la surface.
Ce traitement s'achève par une décantation, on retient une bonne partie de boue.
Traitement secondaire (biologique)
Consiste à mettre la matière organique contenue dans les eaux usées au contact d'une masse bactérienne hétérotrophes (Achromobacter, Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, E. coli) en présence d'oxygène. Les principaux procédés biologiques sont :
a- La méthode des boues activées : il comprend un bassin d'aération (Les microorganismes y flottent librement) aéré (agitation et alimentation en oxygène par barbotage), il contient les boues activées et c'est l'endroit où les polluants sont dégradés, les B+ utilisées sont : Pseudomonas, Micrococcus, Flavobacterium. Un clarificateur vient ensuite servant à séparer les boues de l'eau épurée.
b- Méthode des lits bactériens : les bactéries épuratrices sont fixées sur un support constitué de roche ou plastique poreux inerte (garnissage). Ce dernier est arrosé en continu avec l'eau à traiter introduite par le haut du lit à l'aide d'un bras d'arrosage rotatif et l'oxygénation est apportée par ventilation naturelle de bas en haut. Cette méthode présente deux avantages, elle permet d'augmenter la concentration de µorg+ par unité de volume. Elle réduit la production de boue car elles sont retenues par les lits.
Traitement tertiaire
Il s'agit de procédés utilisés sur un effluent épuré afin d'améliorer la qualité du rejet. Ce traitement englobe : l'élimination du phosphore, suivi par un traitement physico-chimique qui permet de réduire le nombre de bactéries et des germes pathogènes présents dans l'eau traitée par rayonnement UV ou par le chlore, une désionisation est assurée pour une neutralisation des métaux en solution.

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Remarque :
L’auto épuration des eaux naturelles est le processus biologique par lequel l'eau présente dans la nature se nettoie elle-même lorsque la quantité de matières polluantes qui y est rejetée n'est pas trop importante. Il se déroule en plusieurs étapes : L'apport de matière organique entraîne une multiplication des bactéries, qui transforment la matière organique en sels minéraux et en gaz carbonique ce qui favorise la croissance des plantes, et des algues qui par photosynthèse vont produire de l'oxygène. Cet oxygène dissout va permettre une augmentation de l'activité bactérienne, celles-ci éliminent les restes de pollution et l'eau retrouve alors ses qualités écologiques naturelles.