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CHAPITRE V :
LE TRAITEMENT DES EAUX
USÉES PAR LE SYSTÈME
EXTENSIF
(Lagunage)
PRINCIPE DE SYSTÈME EXTENSIF
Avantages
 Coût d’investissement très bas
 Coût d’exploitation très bas (pas d’énergie)
 Entretien facile
 Personnel non qualifié
Inconvénients
 Son installation demande beaucoup d’espace.
 Traitement non maitrisé
 Temps de séjour très long
 Quantité d’eaux à traiter limitée
1. LE TRAITEMENT PAR LAGUNAGE
Le traitement par lagunage est un système simple mais fragile.
Il est utilisé depuis l’antiquité. C’est une filière rustique qui utilise la
capacité naturelle d’épuration du milieu aquatique.
2. Description du lagunage
Un lagunage est composé d’au minimum de trois bassins successifs dont
les rôles sont:
 Bassin 1: décantation et traitement de la pollution carbonée.
 Bassin 2: traitement de la pollution azotée et phosphorée.
 Bassin 3: traitement de finition
Ce type de traitement est dit extensif car il demande une grande
superficie par rapport à la quantité de matière organique épurée.
2. Description du lagunage
Un lagunage est composé minimum de trois bassins successifs dont
les rôles sont:
Bassin 1: bassin anaérobie de profondeur 3 à 5 m, joue le rôle de
l’élimination des Matières En Suspension (MES) et une partie de la
DBO (Demande Biochimique en Oxygène).
Bassin 2: bassin facultatif, profondeur 1 à 2 m, joue le rôle de
l’élimination complémentaire de la DBO, traitement de la pollution
d’azote et du phosphore (par photosynthèse).
Bassin 3: bassin de maturation, profondeur 0,8 à 1 m, joue le rôle
de l’élimination des agents pathogènes (par les rayons UV).
3. Principe de fonctionnement d’un lagunage
L’épuration par lagunage est une épuration biologique réalisée par les
bactéries épuratrices aérobies. L’apport indispensable en oxygène est assuré
par la photosynthèse des micro-algues.
Le traitement fonctionne à partir de cycles et d’équilibres complexes au sein
de l’écosystème.
 Les MES sont éliminées par décantation grâce à un temps de séjour de
l’effluent de plus d’un mois.
 Les algues sont des végétaux qui en présence de soleil et de nutriment (N
et P) utilise le CO2 pour se multiplier et rejettent de l’oxygène =
photosynthèse.
 L’O2 des bassins est donc fourni par les algues ainsi que par un transfert
naturel air-eau en surface.
3. Principe de fonctionnement d’un lagunage
 L’O2 disponible est alors utilisé par les bactéries amenées via les eaux
usées. Ces bactéries utilisent les molécules polluantes (C, N, P) ainsi que
l’O2 pour se multiplier.
 Les bactéries sont ensuite détruites par les rayons UV du soleil ou
consommées par des micro-organismes plus gros (protozoaires) qui
sédimentent au fond des bassins. Ainsi la pollution est retenue dans les
bassins et le rejet est épuré.
Donc plus il y a des algues, plus il y a d’O2, plus il y a de bactéries et plus
l’épuration est efficace.
4. la minéralisation des boues
En fond de lagune l'accumulation de boues (matières minérales et
organiques) crée une zone d’anaérobie qui permet la
minéralisation des boues par les bactéries anaérobies.
En l’absence d’oxygène, les bactéries anaérobies décomposent les
chaines de carbone ce qui libère du gaz (CH4, CO2, NH3) et
transforme la matière organique en matière minérale. Cette
transformation s’accompagne d’une diminution du volume de la
boue.
5. les prétraitements
Les déchets grossiers, sables et graisses ne peuvent être traités par
lagunage. Ils doivent être retenus dans le prétraitement par:
• Dégrillage
• Dessablage
• Déshuilage
5. les prétraitements
 Un dégrilleur = retient les déchets les plus grossiers: les couches
de bébé, les serviettes hygéniques les plastiques etc.
5. les prétraitements
 Une cloison siphoïde = retient les graisses et les déchets
flottants ayant passé le dégrilleur.
5. les prétraitements
 Un cône de sédimentation = stock les sables et matières
minérales les plus lourdes .
Eau
dessablée
Sable
décanté
Eau
Brute
6. Règles de conception
Les règles de dimensionnement de la surface de bassin peuvent varier en
fonction du taux d’ensoleillement du pays. Un ratio de 6 à 7 m²/EH est
conseillé au Sénégal.
Autres principes de construction:
 Un dégrilleur en entrée.
 Une cloison siphoïde en entrée
 Piège à boues en entrée
 Profondeur des bassins de 0,8 à 5m
 Té de liaison entre les bassin = éviter le passage des flottantes vers les
bassins suivants
6. Règles de conception
 Largeur des digues suffisantes pour permettre le passage
d’engins = pour l’entretien et le curage
6. Règles de conception
 Etanchéité de bassin (compactage d’argile ou géo membrane) =
la géo membrane est utilisée lorsque la nature du sol ne permet
pas de garantir une étanchéité par compactage.
6. Règles de conception
 Forme des bassins rectangle dans le sens de la circulation de
l’effluent = afin d’utiliser l’ensemble de la surface et de ne pas
créer de zone morte (stagnation)
6. Règles de conception
 By-pass de chacun des bassins = pour faciliter le curage
7. les performances
Les performances du traitement par lagunage ont une forte variabilité
en fonction de:
 Le niveau de boues dans les bassins = plus la boue prend un volume
important moins le volume de traitement est important.
 La température = plus la température de l’eau est élevée plus les
bactéries sont actives donc plus l’épuration est efficace.
 La charge polluante reçue = si la charge polluante est supérieure à la
capacité épuratoire (ou varie rapidement) de l’ouvrage, les bactéries
ne sont pas en nombre suffisante pour assurer une épuration
complète.
7. les performances
 La qualité d’entretien des prétraitements = l’accumulation de boues
dans le cône de sédimentation et graisse dans la cloison siphoïde
conduit à une surconsommation d’oxygène qui étouffe le milieu et ne
permet plus l’épuration
Présentation du tableau de performance
L’eau traitée peut être utiliser dans le maraichage et dans les BTP
Paramètres MES
(mg/l)
DCO
(mg/l)
DBO5
(mg/l)
NTK
(mg/l
)
N-NO3
(mg/l)
NH4+
(mg/l)
Pt
(mg/l
)
Concentration moyenne en
sortie de lagune naturel
60 100 30 20 15 0 8,5
8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune
a. Dysfonctionnements mécaniques
Niveau du bassin inférieur au fil d’eau:
 Cause:
 Digue non étanche ou présence de rongeurs (galerie)
 Conséquences:
 Diminution du volume utile de traitement et rejet d’un effluent au traitement
incomplèt.
 Solution:
 Reprise de l’étanchéité par injection de bentonite ou par argile compactée:
difficulté de repérage des points de fuite. Il peut être nécessaire de reprendre
l’ensemble du bassin
 Elimination des rongeurs
8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune
a. Dysfonctionnements mécaniques
Débordement du bassin:
 Cause:
 Bouchage du Té de liaison: déchets grossiers, nid d’animaux….
 Conséquences:
 Fuite d’une partie de l’effluent non traité et dégradation des digues.
 Solution:
 Débouchage du Té et contrôle régulier de l’évolution du niveau
8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune
a. Dysfonctionnements
mécaniques
Erosion des berges:
 Cause:
 Batillage (érosion par les
vagues)
 Conséquences:
 Dégradation de la digue,
risque de fuite et
d’effondrement.
 Solution:
 Renforcement des digues par
enrochement
8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune
a. Dysfonctionnements mécaniques
Couleur marron des 2èmes et 3èmes bassins :
 Cause:
 Débit d’alimentation des lagunes trop important. La pollution n’a
pas le temps de décanter dans le premier bassin.
 Conséquences:
 Diminution de la qualité de traitement.
 Solution:
 Recherche des causes sur-débit sur le réseau: ECPP, ECPM….
 Augmentation de la taille ou du nombre de bassins.
9. L’entretien d’une lagune
Le traitement par lagunage présente l’avantage de nécessiter peu
d’entretien. Toutefois, la fragilité de l’écosystème en place
implique que l’entretien préconisé soit correctement réalisé.
9. L’entretien d’une lagune
a. entretien fréquent
Nettoyage du dégrilleur
 Fréquence:
 1 à 2 fois par semaine selon sa vitesse d’encrassement.
 Action:
 Retirer des déchets avec un râteau puis les mettre à égoutter. Les
déchets du passage précédent sont transférés dans une poubelle.
Attention à la manipulation des déchets qui peuvent être
infectieux (porter des gants)
9. L’entretien d’une lagune
a. entretien fréquent
Suivi de la qualité du traitement
 Fréquence:
 1 fois par semaine.
 Action:
 Vérifier la couleur des bassins et réaliser les tests bandelettes sur
les paramètres NH4 et NO3. tests simples et rapides qui
permettent d’avoir une idée du niveau de traitement de
l’installation.
9. L’entretien d’une lagune
b. entretien périodique
Surveillance de l’état des installations
 Fréquence:
 1 fois par mois.
 Action:
 Faire le tour des berges et vérifier l’absence de dégradation ou de
flottant.
9. L’entretien d’une lagune
b. entretien périodique
Curage du cône de sédimentation et de la cloison siphoïde
 Fréquence:
 2 à 3 fois par an suivant le besoin.
 Action:
 Faire intervenir un camion de pompage.
9. L’entretien d’une lagune
a. entretien fréquent
Carnet de bord
 Fréquence:
 1 fois par semaine.
 Action:
 Consigner les observations dans un carnet (débit reçu, .
9. L’entretien d’une lagune
b. entretien périodique
Entretien des espaces vert
 Fréquence:
 Dès que nécessaire.
 Action:
 Faucarder les digues et berges afin de garantir un bon accès.
9. L’entretien d’une lagune
c. curage des bassins
Une opération de curage des boues de la première lagune est
conseillée après 10 années de fonctionnement. Le volume de boues
est estimé de façon théorique par rapport à la population raccordée.
Elle peut toutefois être contrôlée par bathymétrie (sondage de la
profondeur et de la concentration des boues en différents points du
bassin) pour confirmer le volume.
Les boues de lagune peuvent être utiliser comme fertilisant sur les
terres agricoles.
10. Les différents types de lagunages
Il faut savoir qu’il existe différentes variantes dans les modèles de
lagunage. Ces techniques sont assez peu développées mais
peuvent répondre à des besoins particuliers.
• Lagunage aéré
• Lagunage macrophyte
• Lagunage tertiaire
10. Les différents types de lagunages
a. Le lagunage aéré
Ce type de lagunage permet d’augmenter la capacité de traitement
d’un lagunage naturel par un apport d’air mécanique.
10. Les différents types de lagunages
a. Le lagunage aéré
Avantage:
 Augmentation de la capacité de traitement
 Meilleur traitement de l’azote et phosphore
 Peut être alimenté par panneaux solaires
Inconvénients:
 Nécessite un apport d’électricité
 Nécessite un entretien mécanique
10. Les différents types de lagunages
b. Le lagunage à macrophytes
Les lagunes à macrophytes utilisent des végétaux de taille
importante pour fournir l’oxygène nécessaire au milieu. Seuls
certains types de végétaux ont cette capacité.
10. Les différents types de lagunages
b. Le lagunage à macrophytes
Avantage:
 Possibilité de fabriquer du compost à partir des végétaux
 Surface nécessaire moins importante
Inconvénients:
 Adapté uniquement aux faibles capacités
 Entretien plus important
10. Les différents types de lagunages
c. Le lagunage tertiaire
La lagune tertiaire ou de finition consiste à installer un système de
lagunage à la suite d’une station d’épuration utilisant un traitement
biologique (système intensif). Il permet notamment d’améliorer la
décontamination microbiologique, de piéger les boues restantes, de
plus le bassin joue un rôle de tampon qui assure une stabilité dans
l’effluent rejeté. Il peut être planté pour une meilleure intégration
paysagère.
10. Les différents types de lagunages
c. Le lagunage tertiaire
Avantages:
 Traitement bactériologique par les UV
 Amélioration du traitement
Inconvénients:
 Traitement complémentaire uniquement
 Entretien supplémentaire en cas de plantation
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  • 1. CHAPITRE V : LE TRAITEMENT DES EAUX USÉES PAR LE SYSTÈME EXTENSIF (Lagunage)
  • 2. PRINCIPE DE SYSTÈME EXTENSIF Avantages  Coût d’investissement très bas  Coût d’exploitation très bas (pas d’énergie)  Entretien facile  Personnel non qualifié Inconvénients  Son installation demande beaucoup d’espace.  Traitement non maitrisé  Temps de séjour très long  Quantité d’eaux à traiter limitée
  • 3. 1. LE TRAITEMENT PAR LAGUNAGE Le traitement par lagunage est un système simple mais fragile. Il est utilisé depuis l’antiquité. C’est une filière rustique qui utilise la capacité naturelle d’épuration du milieu aquatique.
  • 4. 2. Description du lagunage Un lagunage est composé d’au minimum de trois bassins successifs dont les rôles sont:  Bassin 1: décantation et traitement de la pollution carbonée.  Bassin 2: traitement de la pollution azotée et phosphorée.  Bassin 3: traitement de finition Ce type de traitement est dit extensif car il demande une grande superficie par rapport à la quantité de matière organique épurée.
  • 5.
  • 6. 2. Description du lagunage Un lagunage est composé minimum de trois bassins successifs dont les rôles sont: Bassin 1: bassin anaérobie de profondeur 3 à 5 m, joue le rôle de l’élimination des Matières En Suspension (MES) et une partie de la DBO (Demande Biochimique en Oxygène). Bassin 2: bassin facultatif, profondeur 1 à 2 m, joue le rôle de l’élimination complémentaire de la DBO, traitement de la pollution d’azote et du phosphore (par photosynthèse). Bassin 3: bassin de maturation, profondeur 0,8 à 1 m, joue le rôle de l’élimination des agents pathogènes (par les rayons UV).
  • 7. 3. Principe de fonctionnement d’un lagunage L’épuration par lagunage est une épuration biologique réalisée par les bactéries épuratrices aérobies. L’apport indispensable en oxygène est assuré par la photosynthèse des micro-algues. Le traitement fonctionne à partir de cycles et d’équilibres complexes au sein de l’écosystème.  Les MES sont éliminées par décantation grâce à un temps de séjour de l’effluent de plus d’un mois.  Les algues sont des végétaux qui en présence de soleil et de nutriment (N et P) utilise le CO2 pour se multiplier et rejettent de l’oxygène = photosynthèse.  L’O2 des bassins est donc fourni par les algues ainsi que par un transfert naturel air-eau en surface.
  • 8. 3. Principe de fonctionnement d’un lagunage  L’O2 disponible est alors utilisé par les bactéries amenées via les eaux usées. Ces bactéries utilisent les molécules polluantes (C, N, P) ainsi que l’O2 pour se multiplier.  Les bactéries sont ensuite détruites par les rayons UV du soleil ou consommées par des micro-organismes plus gros (protozoaires) qui sédimentent au fond des bassins. Ainsi la pollution est retenue dans les bassins et le rejet est épuré. Donc plus il y a des algues, plus il y a d’O2, plus il y a de bactéries et plus l’épuration est efficace.
  • 9. 4. la minéralisation des boues En fond de lagune l'accumulation de boues (matières minérales et organiques) crée une zone d’anaérobie qui permet la minéralisation des boues par les bactéries anaérobies. En l’absence d’oxygène, les bactéries anaérobies décomposent les chaines de carbone ce qui libère du gaz (CH4, CO2, NH3) et transforme la matière organique en matière minérale. Cette transformation s’accompagne d’une diminution du volume de la boue.
  • 10. 5. les prétraitements Les déchets grossiers, sables et graisses ne peuvent être traités par lagunage. Ils doivent être retenus dans le prétraitement par: • Dégrillage • Dessablage • Déshuilage
  • 11. 5. les prétraitements  Un dégrilleur = retient les déchets les plus grossiers: les couches de bébé, les serviettes hygéniques les plastiques etc.
  • 12. 5. les prétraitements  Une cloison siphoïde = retient les graisses et les déchets flottants ayant passé le dégrilleur.
  • 13. 5. les prétraitements  Un cône de sédimentation = stock les sables et matières minérales les plus lourdes . Eau dessablée Sable décanté Eau Brute
  • 14. 6. Règles de conception Les règles de dimensionnement de la surface de bassin peuvent varier en fonction du taux d’ensoleillement du pays. Un ratio de 6 à 7 m²/EH est conseillé au Sénégal. Autres principes de construction:  Un dégrilleur en entrée.  Une cloison siphoïde en entrée  Piège à boues en entrée  Profondeur des bassins de 0,8 à 5m  Té de liaison entre les bassin = éviter le passage des flottantes vers les bassins suivants
  • 15. 6. Règles de conception  Largeur des digues suffisantes pour permettre le passage d’engins = pour l’entretien et le curage
  • 16. 6. Règles de conception  Etanchéité de bassin (compactage d’argile ou géo membrane) = la géo membrane est utilisée lorsque la nature du sol ne permet pas de garantir une étanchéité par compactage.
  • 17. 6. Règles de conception  Forme des bassins rectangle dans le sens de la circulation de l’effluent = afin d’utiliser l’ensemble de la surface et de ne pas créer de zone morte (stagnation)
  • 18. 6. Règles de conception  By-pass de chacun des bassins = pour faciliter le curage
  • 19. 7. les performances Les performances du traitement par lagunage ont une forte variabilité en fonction de:  Le niveau de boues dans les bassins = plus la boue prend un volume important moins le volume de traitement est important.  La température = plus la température de l’eau est élevée plus les bactéries sont actives donc plus l’épuration est efficace.  La charge polluante reçue = si la charge polluante est supérieure à la capacité épuratoire (ou varie rapidement) de l’ouvrage, les bactéries ne sont pas en nombre suffisante pour assurer une épuration complète.
  • 20. 7. les performances  La qualité d’entretien des prétraitements = l’accumulation de boues dans le cône de sédimentation et graisse dans la cloison siphoïde conduit à une surconsommation d’oxygène qui étouffe le milieu et ne permet plus l’épuration
  • 21. Présentation du tableau de performance L’eau traitée peut être utiliser dans le maraichage et dans les BTP Paramètres MES (mg/l) DCO (mg/l) DBO5 (mg/l) NTK (mg/l ) N-NO3 (mg/l) NH4+ (mg/l) Pt (mg/l ) Concentration moyenne en sortie de lagune naturel 60 100 30 20 15 0 8,5
  • 22. 8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune a. Dysfonctionnements mécaniques Niveau du bassin inférieur au fil d’eau:  Cause:  Digue non étanche ou présence de rongeurs (galerie)  Conséquences:  Diminution du volume utile de traitement et rejet d’un effluent au traitement incomplèt.  Solution:  Reprise de l’étanchéité par injection de bentonite ou par argile compactée: difficulté de repérage des points de fuite. Il peut être nécessaire de reprendre l’ensemble du bassin  Elimination des rongeurs
  • 23. 8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune a. Dysfonctionnements mécaniques Débordement du bassin:  Cause:  Bouchage du Té de liaison: déchets grossiers, nid d’animaux….  Conséquences:  Fuite d’une partie de l’effluent non traité et dégradation des digues.  Solution:  Débouchage du Té et contrôle régulier de l’évolution du niveau
  • 24. 8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune a. Dysfonctionnements mécaniques Erosion des berges:  Cause:  Batillage (érosion par les vagues)  Conséquences:  Dégradation de la digue, risque de fuite et d’effondrement.  Solution:  Renforcement des digues par enrochement
  • 25. 8. Les principaux dysfonctionnements d’une lagune a. Dysfonctionnements mécaniques Couleur marron des 2èmes et 3èmes bassins :  Cause:  Débit d’alimentation des lagunes trop important. La pollution n’a pas le temps de décanter dans le premier bassin.  Conséquences:  Diminution de la qualité de traitement.  Solution:  Recherche des causes sur-débit sur le réseau: ECPP, ECPM….  Augmentation de la taille ou du nombre de bassins.
  • 26.
  • 27. 9. L’entretien d’une lagune Le traitement par lagunage présente l’avantage de nécessiter peu d’entretien. Toutefois, la fragilité de l’écosystème en place implique que l’entretien préconisé soit correctement réalisé.
  • 28. 9. L’entretien d’une lagune a. entretien fréquent Nettoyage du dégrilleur  Fréquence:  1 à 2 fois par semaine selon sa vitesse d’encrassement.  Action:  Retirer des déchets avec un râteau puis les mettre à égoutter. Les déchets du passage précédent sont transférés dans une poubelle. Attention à la manipulation des déchets qui peuvent être infectieux (porter des gants)
  • 29. 9. L’entretien d’une lagune a. entretien fréquent Suivi de la qualité du traitement  Fréquence:  1 fois par semaine.  Action:  Vérifier la couleur des bassins et réaliser les tests bandelettes sur les paramètres NH4 et NO3. tests simples et rapides qui permettent d’avoir une idée du niveau de traitement de l’installation.
  • 30. 9. L’entretien d’une lagune b. entretien périodique Surveillance de l’état des installations  Fréquence:  1 fois par mois.  Action:  Faire le tour des berges et vérifier l’absence de dégradation ou de flottant.
  • 31. 9. L’entretien d’une lagune b. entretien périodique Curage du cône de sédimentation et de la cloison siphoïde  Fréquence:  2 à 3 fois par an suivant le besoin.  Action:  Faire intervenir un camion de pompage.
  • 32. 9. L’entretien d’une lagune a. entretien fréquent Carnet de bord  Fréquence:  1 fois par semaine.  Action:  Consigner les observations dans un carnet (débit reçu, .
  • 33. 9. L’entretien d’une lagune b. entretien périodique Entretien des espaces vert  Fréquence:  Dès que nécessaire.  Action:  Faucarder les digues et berges afin de garantir un bon accès.
  • 34. 9. L’entretien d’une lagune c. curage des bassins Une opération de curage des boues de la première lagune est conseillée après 10 années de fonctionnement. Le volume de boues est estimé de façon théorique par rapport à la population raccordée. Elle peut toutefois être contrôlée par bathymétrie (sondage de la profondeur et de la concentration des boues en différents points du bassin) pour confirmer le volume. Les boues de lagune peuvent être utiliser comme fertilisant sur les terres agricoles.
  • 35. 10. Les différents types de lagunages Il faut savoir qu’il existe différentes variantes dans les modèles de lagunage. Ces techniques sont assez peu développées mais peuvent répondre à des besoins particuliers. • Lagunage aéré • Lagunage macrophyte • Lagunage tertiaire
  • 36. 10. Les différents types de lagunages a. Le lagunage aéré Ce type de lagunage permet d’augmenter la capacité de traitement d’un lagunage naturel par un apport d’air mécanique.
  • 37. 10. Les différents types de lagunages a. Le lagunage aéré Avantage:  Augmentation de la capacité de traitement  Meilleur traitement de l’azote et phosphore  Peut être alimenté par panneaux solaires Inconvénients:  Nécessite un apport d’électricité  Nécessite un entretien mécanique
  • 38. 10. Les différents types de lagunages b. Le lagunage à macrophytes Les lagunes à macrophytes utilisent des végétaux de taille importante pour fournir l’oxygène nécessaire au milieu. Seuls certains types de végétaux ont cette capacité.
  • 39. 10. Les différents types de lagunages b. Le lagunage à macrophytes Avantage:  Possibilité de fabriquer du compost à partir des végétaux  Surface nécessaire moins importante Inconvénients:  Adapté uniquement aux faibles capacités  Entretien plus important
  • 40. 10. Les différents types de lagunages c. Le lagunage tertiaire La lagune tertiaire ou de finition consiste à installer un système de lagunage à la suite d’une station d’épuration utilisant un traitement biologique (système intensif). Il permet notamment d’améliorer la décontamination microbiologique, de piéger les boues restantes, de plus le bassin joue un rôle de tampon qui assure une stabilité dans l’effluent rejeté. Il peut être planté pour une meilleure intégration paysagère.
  • 41. 10. Les différents types de lagunages c. Le lagunage tertiaire Avantages:  Traitement bactériologique par les UV  Amélioration du traitement Inconvénients:  Traitement complémentaire uniquement  Entretien supplémentaire en cas de plantation
  • 42. MERCI DE VOTRE ATTENTION