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Département génie des procèdes et environnement
Master Sciences et Techniques
Filière : Sciences et gestion de l’environnement
Module :Epuration des eaux usée urbaines
Réalisé par :
LABYAD Nouhayla
LAKLIDA Fadoua
LOUGNIDI Nouhaila
Demandé par :
Mr MADINZI
Année universitaire : 2023-2024
Lagunage naturel et aéré
Les contaminants présents dans les eaux usées comprennent une variété de substances nocives
telles que les produits chimiques, les métaux lourds, les nutriments excessifs (comme les nitrates
et les phosphates) ainsi que les pathogènes microbiens.
des conséquences dévastatrices pour l'écosystème aquatique, la santé
humaine et la biodiversité, avec des effets néfastes sur la qualité de l'eau,
la faune et la flore aquatiques, ainsi que sur les ressources en eau
potable.
It’s a gas giant and the biggest planet in
the Solar System
mettre en œuvre des mesures de
traitement efficaces pour éliminer les
contaminants des eaux usées
Entraine
Introduction
Plan
01 02
Généralités
Lagunage
naturel
03
Lagunage
aéré
04
Avantages et
inconvénients
05
Traitement
des boues
06
Critères de
conception
Généralités sur les eaux usées
Domestique
• Eaux de vannes
les eaux usées provenant
des toilettes : des déjections
humaines (urines et fèces)
l'eau de rinçage des
toilettes.
• Eaux ménagers
Détergents ,produits
domestiques toilettes)
Industriel Agricole
Origine des eaux usées
• Déchets organiques
(industrie agro-alimentaire,
papeterie,sucrerie,brasserie…)
• Polluants chimiques
tels que hydrocarbure
• Métaux lourds
(pétro-chimie)
metallurgie,construction
mecanique,teinterie ,tannerie…)
Ces effluents proviennent
des terres cultivés après
lessivages et ruissèlement .
Ces eaux sont riches en
éléments fertilisent (azote
et phosphore ) et en
polluants organique
Systèmes
Extensif
Traitement naturel
Intensif
Traitement avancé
Systèmes de traitement des eaux usées
traitement des eaux usées par système
intensif
Le traitement intensif des eaux usées est un ensemble de techniques et de procédés visant à éliminer de
manière plus efficace les polluants présents dans les eaux usées domestiques et industrielles.
Il s'agit d'une approche plus rapide, permettant d'atteindre des niveaux de qualité d'eau plus élevés et
de répondre aux exigences réglementaires plus strictes.
Culture libre Culture fixe
traitement des eaux usées par système
intensif
Culture libre
Le traitement par culture libre est une méthode de traitement des
eaux usées qui repose sur l'utilisation de micro-organismes en
suspension dans l'eau pour décomposer les contaminants.
Exemple: boues activées
Culture fixe
Les bactéries responsables du traitement des eaux usées sont fixées sur des
supports solides.
Exemple :disque biologique
lits bactériennes
Les techniques extensives ou naturelles de traitement des eaux usées s'inspirent des
processus naturels d'épuration pour dépolluer les eaux usées.
Elles utilisent des écosystèmes artificiels simplifiés, tels que des bassins, des marais et
des filtres plantés, pour éliminer les contaminants et les micro-organismes présents
dans les eaux usées.
traitement des eaux usées par système
extensif
Procédés extensifs à culture libre
Le processus d'épuration par “cultures libres” repose sur le développement d'une
culture bactérienne en suspension
On trouve comme techniques extensives à
cultures libres :
• Lagunage naturel
• Lagunage à macrophytes
• Lagunage aéré
• Chenal à haut rendement
Procédés extensifs à culture fixe
Le principe de fonctionnement des procédés extensifs à cultures fixées repose sur la
présence de bactéries fixées sur des supports minéraux, inertes, rapportés ou en place,
de faible taille (de l’ordre de quelques millimètres pour les graviers jusqu’à quelques
dizaines de microns pour les sols en place).
On trouve comme techniques extensives à cultures fixées :
• Filtres plantés
• Filtres à sable;
• Filtres imbriqués;
Procédés extensifs à culture fixe
Filtre plantés
Filtre à sable
Filtres imbriqués
Choix entre culture libre et culture fixée
Nature des eaux
usées à traiter
Objectifs du
traitement
Coûts
Encombrement
Les cultures libres sont plus adaptées aux eaux usées chargées en matières
organiques, tandis que les cultures fixées sont plus adaptées aux eaux usées
prétraitées.
Les cultures fixées permettent d'atteindre une meilleure qualité d'eau traitée
que les cultures libres.
Les cultures libres sont généralement moins coûteuses que les cultures fixées.
Les cultures fixées ont un encombrement plus faible que les cultures libres.
Lagunage
naturel
Lagunage naturel
Les procédées d’épuration des eaux résiduaires par lagunage ont une diffusion importante. Ils sont utilisés pour le
traitement des eaux usées domestiques. L’épuration est assurée grâce au développement d’une culture bactérienne
en suspension et à un long temps de séjour.
efficacité pour l’élimination
des germes pathogènes.
Sa simplicité d’exploitation
Sa bonne intégration dans le
milieu naturel et rural
Mécanisme de base :
photosynthèse
développement d’algues
=production de l’O2
Permet
Développement des
bactéries aérobie
Principe de fonctionnement
Dégradation
de la MO
Production de
:CO2+sels
mineraux
Synergie algues bactéries
L’élimination
de
matière en
suspension
matière
organique
nutriments
pathogènes
Elimination de la pollution
La matière en suspension
Lorsque les eaux usées pénètrent dans les bassins de lagunage, elles ralentissent
leur écoulement, permettant ainsi aux particules solides en suspension de
s’accumuler au fond des bassins.
Ce processus de sédimentation contribue à éliminer une partie de MES, formant une
couche de boues au fond des bassins.
Elimination de la pollution
Air atmosphérique
en particulier pendant
les périodes de vents
Photosynthèse par
les algues
(principalement)
La quantité
d’oxygène nécessaire
pour le
développement et
l’activité des bactéries
aérobies proviennent
de deux sources
La matière organique soluble est dégradée par les bactéries hétérotrophes aérobies en produisant le CO2 et les sels minéraux
(NO3, SO4, PO4, etc.).
Elimination de la pollution
Matières organiques :
L’air
atmosphérique
comme source
d’O2
Apport
d'oxygène
atmosphérique
Échange gazeux
lors des vents
L'oxygène présent
dans l'air peut se
dissoudre dans l'eau
des bassins de
lagunage par diffusion
à leur surface,
augmentant ainsi la
concentration
d'oxygène dissous
dans l'eau.
Lorsque le vent agite
la surface de l'eau,
cela favorise
l'échange de gaz entre
l'air et l'eau. Cela
permet à plus
d'oxygène de pénétrer
dans l'eau et au
dioxyde de carbone de
s'échapper vers
l'atmosphère
Elimination de la pollution
Sédimentation
03 04 05
01 02
Assimilation par
les algues
Volatilisation de
NH3
Nitrification
Dénitrification
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Sédimentatio
n des
particules
04
03
02
01
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Sédimentation
Piégeage de
l'azote
organique
Décompositi
on des
particules
Contribution
à la charge
d'azote
Sédimentatio
n des
particules
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Sédimentation
Piégeage de
l'azote
organique
Décompositi
on des
particules
Contribution
à la charge
d'azote
Une partie de l'azote organique présent dans les eaux usées peut être adsorbée ou
piégée par les particules en suspension qui se déposent au fond des bassins
ces particules en suspension se dégradent naturellement. Lors de ce processus de
décomposition, une partie de l'azote organique associé aux particules est libérée sous
forme d'ammonium (NH4+).
Cette libération d'ammonium contribue à la charge d'azote dans le système de
lagunage.
la sédimentation des particules en suspension, y compris les matières organiques et
les composés azotés qui y sont associés.
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Volatilisation de
NH3
Ph de l’eau
est élevé
Conversion de l’ammoniac en
ions ammonium
L'ammoniac ainsi formé est une
forme volatile qui peut s'échapper
dans l'atmosphère.
réduire la concentration d'azote dans l'eau.
contribue à
Nitrification
Dénitrification
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Nitrification et dénitrification
N2
NO3-
NO2-
NH4+
Nitrosomonas : oxydent l'ammonium (NH4+) en nitrite
(NO2)
Nitrobacter : qui oxydent les nitrites (NO2-) en nitrates
(NO3-).
Bactéries dénitrifiant : Pseudomonas, Paracoccus, et
Bacillus,... Qui reduit les nitrates (NO3-). En azote
gazeux N2
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments: l’azote
Assimilation par les
algues
Pendant les périodes de croissance
des algues, celles-ci peuvent absorber
l'azote dissous dans l'eau pour leur
propre développement.
L'azote absorbé est ensuite incorporé
dans la biomasse des algues, ce qui
réduit la concentration d'azote dans
l'eau environnante.
la purification de l'eau en diminuant la
disponibilité de l'azote
sédimentation
Précipitation
Assimilation
biologique
Elimination de la pollution
Elimination de nutriments:le phosphore
•À des pH élevés, le phosphore dissous peut
précipiter en formant des complexes avec des
ions tels que l'aluminium, le fer et le calcium
• s'accumulant alors sous forme de phosphore
inorganique dans les sédiments.
Processus de traitement des effluents par
le lagunage naturel
On distingue :
1. Prétraitement
2. Le bassin de stabilisation anaérobie
3. Le bassin de stabilisation facultatif
4. Les bassins de maturation
Processus de traitement des effluents par le
lagunage naturel
Prétraitement
Avant l’entrée des eaux brutes
dans la station de relevage il
faut passer par plusieurs étapes
pour ne pas endommager les
pompes de relevage :
les effluents peuvent passer par un processus de
dégrossissage pour éliminer les solides plus fins, tels que
le sable, le gravier et d'autres particules inertes.
l’eau passe a travers des grilles qui piège les gros
déchets susceptibles de gêner les traitements ultérieurs
voire endommager les équipements.
Les graisses et les huiles flottant à la surface des eaux
usées sont éliminées à l'aide de dégraisseurs.
Dessablage
Dégrillage
Déshuilage
Processus de traitement des effluents par le
lagunage naturel
Dégrilleur grossier Dégrilleur fin
Dégrilleur moyen
Prétraitement: dégrillage
A pour objectif de relever les eaux d’un niveau bas (prétraitement) vers
un niveau haut (Bassins de traitement).
Processus de traitement des effluents par le
lagunage naturel
Station de relevage
Dans la station de relevage de Saada
on trouve deux pompes en parallèle ; en
cas de panne de la première, la deuxième
est continue le fonctionnement.
Processus de traitement des effluents par le
lagunage naturel
Bassin de stabilisation anaerobie
Le bassin de stabilisation anaérobie fonctionne en l'absence d'oxygène
dissous. Cela favorise le développement des bactéries anaérobies, qui
dégradent la matière organique présente dans les effluents par des
processus de fermentation.
La profondeur de ce bassin est relativement élevée (2 à 5 mètres) et le temps de séjour
est de 3 à 5 jours.
Il permet un Abattement de la matière organique ; Le rôle principal du bassin de stabilisation
anaérobie est l'abattement de la matière organique
permet également une bonne élimination des matières en suspension.
une profondeur varie de 1 à
1.5 m
Un niveau anaérobie au
fond des bassins.
Un niveau d’anoxie où la
teneur en oxygène très
faible (les bactéries sont
du type facultatif)
Processus de traitement des effluents par le
lagunage naturel
Bassin de stabilisation facultatif
Un milieu aérobie en surface,
suffisamment oxygéné par la
photosynthèse des algues sous
l’effet des rayons solaires ainsi
que par la diffusion de l’oxygène
de l’air, sous l’effet du vent
Le bassin de maturation
dont la profondeur varie
de 1 à 1.5 m.
le rôle principal de ces
bassins est d’affiner le
traitement et de répondre
aux normes dans
l’élimination en particulier
des pathogènes.
La lumière pénètre dans
toute la colonne d’eau.
Processus de traitement des effluents par
le lagunage naturel
Bassin de maturation
excellent traitement tertiaire qui assure la décontamination bactérienne.
• Performances épuratoires du lagunage
anaérobie
Bassin de stabilisation facultatif
Bassin de stabilisation anaérobie
Bassin de maturation
• Abattement de la matière organique (30 à 60 % de DBO5)
• Bonne élimination des matières en suspension (œufs d’helminthes, parasites, bactéries)
• 70- 80% de DBO5 brute et jusqu’à 90% de la DBO5 Filtrée sur des échantillons issus des
bassins facultatifs primaires,
• Abattement de la DBO5 ne dépasse pas 50% dans les bassins facultatifs pour un
traitement secondaire.
• Effet bactéricide puissant  excellent traitement tertiaire qui assure la décontamination
bactérienne.
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région
Chaouia-ourdigha
Les rendements épuratoires observés pour l’ensemble des
stations d’épuration varient de 74 à 92% comme
abattement pour la DBO5. Ce rendement moyen varie
entre 63 et 83% pour la DCO, et entre 54 et 87% pour les
Matières en suspension (MES). Les performances
épuratoires sont faibles et variables et demeurent
dépendants de la saison pour l’azote et le phosphore pour
lesquels les abattements moyens observés varient entre 14
et 59% pour l’azote et entre 11 et 43% pour le phosphore.
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région
Chaouia-ourdigha
• Rendements épuratoires des STEP région chaouia ourdigha
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région
Chaouia-ourdigha
• Conformité des rejets
Les rendements épuratoires observés dépassent 75% en terme de DBO5 pour l’ensemble des stations d’épuration. Le
rendement moyen le plus élevé est celui de la ville de Settat avec un abattement de 92%, alors que le rendement au
niveau des STEP d’El Gara et de Ben Ahmed enregistre souvent des dépassements par rapport aux normes de rejet.
Il est à signaler, que le bassin de maturation des stations d’épuration des villes de Settat, de Berrechid et de Soualem-
Sahel a pour objectif principal de réduire la pollution bactériologique mais il permet aussi d’affiner davantage le
traitement des matières organiques
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
• Prétraitement
• Bassin de tranquillisation + 2 Dégrilleurs automatiques inclinés
à 45°+ ouvrage venturi + 2 canaux de dessablage + Déshuileurs.
Dégrillage
Dessablage
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
• Bassin Anaérobie
• Bassin de dimension profond de 2 m à 4m et de temps de
rétention relativement faible de 1 à 7 jours dans laquelle on a
absence d’oxygène, ceci est renforcer par la formulation d’une
couche de graisse à la surface «croute », dans ces bassins la
pollution est dégradés par des bactérie anaérobie qu’il
transforme en gaz CH4,H2S , CO2
Step à 6 lagunes anaérobie 50m*50m, profondeur de
3m+digue 0.5m
• Bassin facultatif
Bassin facultatif est moins profond (1m à 2,5 m) avec un temps de
rétention entre 5 à 30 jours. Les organismes aérobies et anaérobies
travaillent ensemble pour atteindre des réductions de DBO jusqu'à 75%.
STEP à 3 lagunes facultatives de 380m*130m
chacune, profondeur de 1.5m +digue 0.5m
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
• Bassin de maturation
Bassin moins profond, habituellement construit
avec une profondeur entre 0.5 et 1.5m pour
s'assurer que la lumière du soleil pénètre sur
toute la profondeur pour favoriser la
photosynthèse.
STEP à 3 lagunes de maturation de 380m*130m
chacune, profondeur de 1.2m
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
• Traitement des boues
Les boues formées dans les 12 bassins sont trasportées vers les lit de séchage. le
grand problème des boues c’est qu’il contient beaucoup d’eau « il se présent sous
forme liquide et avec une forte charge organique hautement fermentescible.
Le traitement des boues passe par trois étapes :
1) la stabilisation.
2) la réduction de la teneur en eau.
3) Hygiénistaion
La step à 10 lits de séchage de 40m*5m chacun
a 0.5m de profondeur
 Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
Chapitre 3: Traitement des eaux usées
par lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
1- Définition
 Le lagunage aéré est une technique d’épuration biologique par culture libre des eaux usées
avec un apport artificiel d’oxygène.
 Le lagunage aéré se caractérise par un bassin de traitement dans lequel la charge
biodégradable d'un effluent est détruite par voie bactérienne, une partie au moins de ce
traitement étant réalisée en aérobiose grâce à un apport d'oxygène dissous dans l'eau
artificiellement.
2- Principe de fonctionnement
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
Le lagunage aéré repose sur l'utilisation de bassins de
traitement pour aérer les eaux usées, favorisant ainsi la
croissance de bactéries aérobies qui dégradent les
matières organiques en présence d'oxygène dissous.
Les bactéries aérobies utilisent cet oxygène pour dégrader les
polluants, générant des sous-produits moins toxiques.
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-1- Prétraitement
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Le processus de prétraitement des effluents est similaire à celui décrit pour le lagunage
naturel.
Il comprend généralement trois étapes principales : le dégrillage, le dessablage et le
dégraissage. Ces étapes visent à éliminer les solides grossiers, fins et les matières flottantes
des effluents entrants afin de prévenir un comblement rapide des bassins et d'assurer des
conditions optimales pour les processus de traitement ultérieurs.
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-2- Bassin aéré
• Le bassin d'aération dans laquelle se réalisent l'aération, la croissance et la stabilisation
partielle de la culture bactérienne et l'essentiel de l'attaque de la charge biodégradable.
• Une charge volumique en DBO5 100 à 125 g/m3 jour correspondant à un volume
spécifique 2,4 m3 /EH. Le besoin spécifique brut en oxygène pour dégrader les
substances polluantes est généralement pris entre 1,5 et 2 kg d’O2 /kg DBO5.
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-1-1 techniques d’aération
Aération ascendante « insufflateurs d’air »
L'aération ascendante, 5 à 10 fois plus efficace que l'aération de surface, implique le pompage
d'oxygène comprimé dans l'eau à travers des diffuseurs au fond d'un étang.
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-1-1 techniques d’aération
aérateur mécanique immergé a) avec moteur émergé
ou b) immergé
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-1-1 techniques d’aération
Aération de surface « les turbines flottantes »
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
ce type de systèmes d'aération mélangent
l'oxygène à la couche superficielle de l'eau.
Les fontaines pompent de l'eau dans l'air,
créant de petites gouttelettes qui collectent
l'oxygène de l'atmosphère et retombent dans
l'eau, en faisant bouillonner et en mélangeant
la surface de l'eau, en captant l'air de
l'atmosphère et en l'insufflant dans la couche
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-1-1 techniques d’aération
Aération de surface « les turbines flottantes »
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
Mécanisme en jeu par les micro-organismes aérobies
Protozoaires
Algues
Bactéries aérobie
Champignon
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
L’élimination de la charge polluante des effluents chargés en matière organique se fait par
biorémediation aérobie; C’est la capacités des micro-organismes à dégrader les contaminants
organiques en présence d'oxygène. Les organismes aérobies décomposent les contaminants en
produits finaux moins toxiques.
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
Mécanisme en jeu par les bactéries aérobies
Le processus de biodégradation aérobie implique une
série de réactions biochimiques où les composés
organiques sont dégradés en produits finaux moins nocifs
tels que le dioxyde de carbone (CO2), l'eau (H2O) et des
composés minéraux (NO3, SO4, PO4, etc.).
• Biodégradation aérobie
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
• Nitrification
Les éliminations de teneur des N-NH4 + comportent deux étapes d’oxydations. L’oxydation de
l’ammonium NH4 + en nitrites 𝑁𝑂 − 2 et nitrates 𝑁𝑂 − 3 en milieu aérobie c’est la nitrification, La
population bactérienne impliquée est autotrophe
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
• Dénitrification
Le traitement de nitrate basé sur la dénitrification qu’indique la transformation des nitrates de N-NO3−
en azote gazeux (𝑵𝟐) à des conditions d’absence d’oxygène libre.
Lorsque des conditions d’anoxie sont réalisées, c’est-à-dire en présence d’oxygène lié (NO3−) et absence
d’oxygène libre O2 afin de favoriser la respiration sur le nitrate.
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
• Elimination du phosphate
Le phosphore est présent de 80 à 90 % à l'état d'orthophosphate (P04 3-). Les orthophosphates
peuvent être éliminés par précipitation chimique en utilisant principalement des sels de fer ou
d'aluminium et parfois de la chaux. En lagunage aéré, de très bons résultats sont obtenus en
injectant des réactifs dans le canal reliant les deux lagunes aérées. Les précipités produits se
déposent lentement avec le phosphate fixé dans le fond du deuxième bassin d'aération.
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-3- Bassin de décantation/ Facultatif
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
• Le bassin facultatif ou bassin de décantation est le
lieu de séparation physique des boues biologiques et
de l'eau épurée sous l’effet des forces gravitaires.
• les particules solides en suspension, y compris les
boues biologiques résultant de la nitrification et de la
dénitrification ainsi la biomasse épuratrice, se
séparent de l'eau épurée.
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
3-3- Bassin de Maturation
3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
• Le bassin de maturation dans le lagunage aéré représente la dernière étape du traitement des eaux usées avant leur rejet.
• Il favorise la clarification finale en permettant la décantation des particules en suspension et des boues biologiques
résiduelles.
• Les particules solides se déposent au fond du bassin, améliorant ainsi la qualité de l'eau traitée et réduisant sa turbidité.
• Les boues biologiques épaissies sont décantées et peuvent être retirées du système pour un traitement supplémentaire ou
une valorisation.
• Le bassin de maturation est surveillé attentivement pour garantir son efficacité conformément aux normes
environnementales.
• L'exposition aux rayons UV du soleil dans ce bassin contribue à la désinfection naturelle des eaux traitées en détruisant les
micro-organismes pathogènes, améliorant ainsi la qualité sanitaire de l'eau rejetée dans l'environnement.
• Le traitement des eaux usées domestiques par
lagunage aéré présente une solution efficace au
niveau des performances épuratoires.
• Les rendements élevés en termes de l’élimination
de la DCO, la DBO5, des MES et des germes
pathogènes.
 90% pour la DBO5
 80 % pour la DCO
 85% pour les MES
 50 à 60 % pour l’azote et le phosphore.
 Jusqu’à 100% en termes de germes pathogènes
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
STEP d’Oujda se situe à sept kilomètres au Nord de la ville et comporte 28 bassins;
8 bassins anaérobies
12 bassins aérés
- Equipés de turbines;
- Profondeur 5 m et 3,5m ;
- Volume utile de 23.100 m³.
8 de maturation
- Profondeur 3,2 ;
- Volume utile de 21.120 m³.
- Profondeur 3,2 ;
- Volume utile de 21.120 m³.
Etude de cas 1
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
Etude de cas 1
Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de
l’entrer et la sortie de la STEP d’Oujda.
DCO
(mg/l)
DBO5
(mg/l)
MES
(mg/l)
Coliforme et germe pathogènes UFC
(UFC/100 ml)
CT CF SF Germe
STEP Oujda
Eaux brute 1091 511 655 2,9.108 3.107 4,3.106 5 Salmonella
Eaux épurée 106 51,1 67 300 Absents
Rendement 89% 90% 88% 90%
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
Etude de cas 1
Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de
l’entrer et la sortie de la STEP d’Oujda.
89%
90%
88%
90%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
Rendement
%
Caractéristiques physicochimiques et biologiques
Rendement épuratoire de la STEP de la ville d'Oujda
DCO
DBO5
MES
Coliforme et germes
pathogenes
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
Etude de cas 2
STEP d‘Errachidia se situe au sud d’Est du Maroc, compte environ 91 745 habitants en année
2013.
La station est dimensionnée pour traiter une charge polluante de l’ordre de 3460 kg de DBO5/j.
Elle comporte au total 10 bassins ;
4 bassins aérés
- Profondeur 4,5 m ;
- Volume utile de 23.100 m³ ;
- Equipés d’aérateurs de 11 kw.
6 de maturation
- Profondeur 2 m ;
- Volume utile de 11 325 m³.
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
Etude de cas 2
Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de l’entrer
et la sortie de la station ;
DCO
(mg/l)
DBO5
(mg/l)
MES
(mg/l)
Coliforme (UFC/100 ml)
CT CF
STEP
Errachidia
Eaux brute 852 484 499 - -
Eaux épurée 85 85 54 112 - 450 30 - 299
Rendement 83% 82% 88% 90%
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
Etude de cas 2
Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de
l’entrer et la sortie de la station ;
83% 82%
88%
90%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
Rendement
%
Caractéristiques physicochimiques et biologiques
Rendement épuratoire de la STEP de la ville d'Errachidia
DCO
DBO5
MES
Coliforme et germes et
Pathogene
Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
4- Performances épuratoires
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Avantages et inconvénients de lagunage
-Bon rendement épuratoire ;
-Très efficace pour le traitement des pathogènes ;
- Exploitation simple et à faible cout ;
-Ne demande pas de personnel qualifié ;
- Absence de consommation de produits chimiques ;
-Bonne intégration dans l'environnement ;
-Réutilisation possible des effluents en agriculture pour la
fertilisation et l’irrigation.
Avantages
-Emprise au sol importante ;
-Contraintes de nature de sous-sol et d'étanchéité ;
-Variation saisonnière de la qualité des eaux traitée ;
-Apparition des nuisances et dysfonctionnement en cas de
fausse dimensionnement ou mal l’entretien ;
-Variabilité de la qualité du rejet selon les saisons ;
-Difficultés d'extraction des boues.
Inconvénients
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Avantages et inconvénients de lagunage
- Exploitation simple et à faible cout ;
- Absence de consommation de produits chimiques ;
-Bonne intégration dans l'environnement ;
-Bon rendement épuratoire ;
-Très efficace pour le traitement des pathogènes ;
-Ne demande pas de personnel qualifié ;
-Réutilisation possible des effluents en agriculture pour la
fertilisation et l’irrigation.
Avantages
-Emprise au sol importante ;
-Contraintes de nature de sous-sol et d'étanchéité ;
-Variation saisonnière de la qualité des eaux traitée ;
-Apparition des nuisances et dysfonctionnement en cas de
fausse dimensionnement ou mal l’entretien ;
-Difficultés d'extraction et traitement des boues.
Inconvénients
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Avantages et inconvénients de lagunage
Lagunage aéré
Lagunage naturel
Consommation
d’énergie
Ne nécessite pas une énergie électrique
Nécessite une énergie pour faire
fonctionner les dispositifs d’aération
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Curage et traitement des boues
Matières organiques
Sédiments
Particules en suspension
Formation des boues Dépôt au fond du bassin
- Curage nécessaire pour
maintenir l’efficacité du
système .
- Elle réduisent l'espace
disponible pour le traitement
des eaux usées.
Cette opération doit être effectuée avec précaution pour éviter la remise en suspension des
sédiments et la perturbation de l'écosystème de la lagune.
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Curage et traitement des boues
• Le curage des boues doit être réalisé à des intervalles réguliers en fonction de l'accumulation
des boues dans les lagunes qui est liée à la capacité de rétention des boues de la lagune, la
charge organique entrante et les conditions environnementales.
• Avant le curage il faut réaliser une bathymétrie pour évaluer la hauteur de boue et localiser
les lieux d'accumulation.
Si la hauteur > 25 cm  Le curage est nécessaire nécessité
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Curage et traitement des boues
Le curage peut être réalisé par l’utilisation de plusieurs équipements.
Drague Pompage à l’aide d’un
radeau
Excavatrices
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Curage et traitement des boues
Envoyer les boue traitées vers leur milieu de
rejet ou réutilisation.
Curage Séchage et déshydratation
Lits de séchage des boues
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Critères de conception
Condition climatique
Pluviométrie
- Elle influe sur le volume des
eaux usées entrant dans les
lagunes.
- Il est essentiel de tenir compte
des prévisions de pluviométrie et
d'intégrer des mesures de gestion
des eaux pluviales dans la
conception des systèmes de
lagunage et le dimensionnement
des digues, afin d'éviter tout
risque d'inondation.
Température
- Affecte l'activité biologique des
microorganismes responsables du
traitement des eaux usées.
-Climats / saisons chaudes, la
température élevée accélère les
processus de décomposition des
matières organiques et favoriser la
croissance des microorganismes
 amélioration de l'efficacité du
traitement.
Température faible, peut ralentir
ces processus.
Vent
- Nécessaire de connaître l'intensité
et la direction des vents dominants.
- Le vent favorise l'oxygénation des
eaux dans les bassins.
- Le vent influence directement
l'évaporation de l'eau et l'aération
des lagunes.
- Les vents forts Evaporation plus
élevée ce qui peut affecter la
concentration des polluants dans
l'eau et la capacité de traitement du
système.
LAGUNAGE NATUREL / AERE
Critères de conception
Effluents
Les caractéristiques des effluents entrant dans un système de lagunage, qu'il soit naturel ou aéré, ont un impact
significatif sur sa conception. Ces caractéristiques sont liées directement aux différents éléments :
 Population
Il doit être déterminer avec précision, qu’elle soit raccordée au réseau ou raccordable ultérieurement en tenant compte
de la population saisonnière.
 Le débit
Il influence la conception du système, la taille des lagunes.
Le débit doit être déterminer par temps sec et par temps de pluie. En effet le débit peut connaitre une variation
saisonnière selon les conditions météorologique et les activités humaines.
 La charge polluante
Elle est mesurée par les paramètres la DBO5, la DCO, les concentrations en nutriments (azote et phosphore) et les MES,
influence la taille et la capacité des bassins de lagunage nécessaires pour traiter efficacement les eaux usées.
CONCLUSION
• Le lagunage naturel repose sur des processus biologiques naturels dans des bassins, où les
microorganismes dégradent les matières organiques présentes dans les eaux usées par une aération
naturelle.
• Le lagunage aéré implique l'utilisation de systèmes mécanisés pour oxygéner activement les eaux
usées, et accélérer les processus de traitement.
Les deux méthodes ont une efficacité épuratoire notable, et représentes une meilleure
solution pour l’épuration des eaux domestiques des petites agglomération.
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ATTENTION

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presentation sur le lagunage naturel et aere

  • 1. Département génie des procèdes et environnement Master Sciences et Techniques Filière : Sciences et gestion de l’environnement Module :Epuration des eaux usée urbaines Réalisé par : LABYAD Nouhayla LAKLIDA Fadoua LOUGNIDI Nouhaila Demandé par : Mr MADINZI Année universitaire : 2023-2024 Lagunage naturel et aéré
  • 2. Les contaminants présents dans les eaux usées comprennent une variété de substances nocives telles que les produits chimiques, les métaux lourds, les nutriments excessifs (comme les nitrates et les phosphates) ainsi que les pathogènes microbiens. des conséquences dévastatrices pour l'écosystème aquatique, la santé humaine et la biodiversité, avec des effets néfastes sur la qualité de l'eau, la faune et la flore aquatiques, ainsi que sur les ressources en eau potable. It’s a gas giant and the biggest planet in the Solar System mettre en œuvre des mesures de traitement efficaces pour éliminer les contaminants des eaux usées Entraine Introduction
  • 5. Domestique • Eaux de vannes les eaux usées provenant des toilettes : des déjections humaines (urines et fèces) l'eau de rinçage des toilettes. • Eaux ménagers Détergents ,produits domestiques toilettes) Industriel Agricole Origine des eaux usées • Déchets organiques (industrie agro-alimentaire, papeterie,sucrerie,brasserie…) • Polluants chimiques tels que hydrocarbure • Métaux lourds (pétro-chimie) metallurgie,construction mecanique,teinterie ,tannerie…) Ces effluents proviennent des terres cultivés après lessivages et ruissèlement . Ces eaux sont riches en éléments fertilisent (azote et phosphore ) et en polluants organique
  • 7. traitement des eaux usées par système intensif Le traitement intensif des eaux usées est un ensemble de techniques et de procédés visant à éliminer de manière plus efficace les polluants présents dans les eaux usées domestiques et industrielles. Il s'agit d'une approche plus rapide, permettant d'atteindre des niveaux de qualité d'eau plus élevés et de répondre aux exigences réglementaires plus strictes. Culture libre Culture fixe
  • 8. traitement des eaux usées par système intensif Culture libre Le traitement par culture libre est une méthode de traitement des eaux usées qui repose sur l'utilisation de micro-organismes en suspension dans l'eau pour décomposer les contaminants. Exemple: boues activées Culture fixe Les bactéries responsables du traitement des eaux usées sont fixées sur des supports solides. Exemple :disque biologique lits bactériennes
  • 9. Les techniques extensives ou naturelles de traitement des eaux usées s'inspirent des processus naturels d'épuration pour dépolluer les eaux usées. Elles utilisent des écosystèmes artificiels simplifiés, tels que des bassins, des marais et des filtres plantés, pour éliminer les contaminants et les micro-organismes présents dans les eaux usées. traitement des eaux usées par système extensif
  • 10. Procédés extensifs à culture libre Le processus d'épuration par “cultures libres” repose sur le développement d'une culture bactérienne en suspension On trouve comme techniques extensives à cultures libres : • Lagunage naturel • Lagunage à macrophytes • Lagunage aéré • Chenal à haut rendement
  • 11. Procédés extensifs à culture fixe Le principe de fonctionnement des procédés extensifs à cultures fixées repose sur la présence de bactéries fixées sur des supports minéraux, inertes, rapportés ou en place, de faible taille (de l’ordre de quelques millimètres pour les graviers jusqu’à quelques dizaines de microns pour les sols en place). On trouve comme techniques extensives à cultures fixées : • Filtres plantés • Filtres à sable; • Filtres imbriqués;
  • 12. Procédés extensifs à culture fixe Filtre plantés Filtre à sable Filtres imbriqués
  • 13. Choix entre culture libre et culture fixée Nature des eaux usées à traiter Objectifs du traitement Coûts Encombrement Les cultures libres sont plus adaptées aux eaux usées chargées en matières organiques, tandis que les cultures fixées sont plus adaptées aux eaux usées prétraitées. Les cultures fixées permettent d'atteindre une meilleure qualité d'eau traitée que les cultures libres. Les cultures libres sont généralement moins coûteuses que les cultures fixées. Les cultures fixées ont un encombrement plus faible que les cultures libres.
  • 15. Lagunage naturel Les procédées d’épuration des eaux résiduaires par lagunage ont une diffusion importante. Ils sont utilisés pour le traitement des eaux usées domestiques. L’épuration est assurée grâce au développement d’une culture bactérienne en suspension et à un long temps de séjour. efficacité pour l’élimination des germes pathogènes. Sa simplicité d’exploitation Sa bonne intégration dans le milieu naturel et rural
  • 16. Mécanisme de base : photosynthèse développement d’algues =production de l’O2 Permet Développement des bactéries aérobie Principe de fonctionnement Dégradation de la MO Production de :CO2+sels mineraux Synergie algues bactéries
  • 18. La matière en suspension Lorsque les eaux usées pénètrent dans les bassins de lagunage, elles ralentissent leur écoulement, permettant ainsi aux particules solides en suspension de s’accumuler au fond des bassins. Ce processus de sédimentation contribue à éliminer une partie de MES, formant une couche de boues au fond des bassins. Elimination de la pollution
  • 19. Air atmosphérique en particulier pendant les périodes de vents Photosynthèse par les algues (principalement) La quantité d’oxygène nécessaire pour le développement et l’activité des bactéries aérobies proviennent de deux sources La matière organique soluble est dégradée par les bactéries hétérotrophes aérobies en produisant le CO2 et les sels minéraux (NO3, SO4, PO4, etc.). Elimination de la pollution Matières organiques :
  • 20. L’air atmosphérique comme source d’O2 Apport d'oxygène atmosphérique Échange gazeux lors des vents L'oxygène présent dans l'air peut se dissoudre dans l'eau des bassins de lagunage par diffusion à leur surface, augmentant ainsi la concentration d'oxygène dissous dans l'eau. Lorsque le vent agite la surface de l'eau, cela favorise l'échange de gaz entre l'air et l'eau. Cela permet à plus d'oxygène de pénétrer dans l'eau et au dioxyde de carbone de s'échapper vers l'atmosphère Elimination de la pollution
  • 21. Sédimentation 03 04 05 01 02 Assimilation par les algues Volatilisation de NH3 Nitrification Dénitrification Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote
  • 22. Sédimentatio n des particules 04 03 02 01 Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote Sédimentation Piégeage de l'azote organique Décompositi on des particules Contribution à la charge d'azote
  • 23. Sédimentatio n des particules Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote Sédimentation Piégeage de l'azote organique Décompositi on des particules Contribution à la charge d'azote Une partie de l'azote organique présent dans les eaux usées peut être adsorbée ou piégée par les particules en suspension qui se déposent au fond des bassins ces particules en suspension se dégradent naturellement. Lors de ce processus de décomposition, une partie de l'azote organique associé aux particules est libérée sous forme d'ammonium (NH4+). Cette libération d'ammonium contribue à la charge d'azote dans le système de lagunage. la sédimentation des particules en suspension, y compris les matières organiques et les composés azotés qui y sont associés.
  • 24. Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote Volatilisation de NH3 Ph de l’eau est élevé Conversion de l’ammoniac en ions ammonium L'ammoniac ainsi formé est une forme volatile qui peut s'échapper dans l'atmosphère. réduire la concentration d'azote dans l'eau. contribue à
  • 25. Nitrification Dénitrification Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote Nitrification et dénitrification N2 NO3- NO2- NH4+ Nitrosomonas : oxydent l'ammonium (NH4+) en nitrite (NO2) Nitrobacter : qui oxydent les nitrites (NO2-) en nitrates (NO3-). Bactéries dénitrifiant : Pseudomonas, Paracoccus, et Bacillus,... Qui reduit les nitrates (NO3-). En azote gazeux N2
  • 26. Elimination de la pollution Elimination de nutriments: l’azote Assimilation par les algues Pendant les périodes de croissance des algues, celles-ci peuvent absorber l'azote dissous dans l'eau pour leur propre développement. L'azote absorbé est ensuite incorporé dans la biomasse des algues, ce qui réduit la concentration d'azote dans l'eau environnante. la purification de l'eau en diminuant la disponibilité de l'azote
  • 27. sédimentation Précipitation Assimilation biologique Elimination de la pollution Elimination de nutriments:le phosphore •À des pH élevés, le phosphore dissous peut précipiter en formant des complexes avec des ions tels que l'aluminium, le fer et le calcium • s'accumulant alors sous forme de phosphore inorganique dans les sédiments.
  • 28. Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel On distingue : 1. Prétraitement 2. Le bassin de stabilisation anaérobie 3. Le bassin de stabilisation facultatif 4. Les bassins de maturation
  • 29. Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Prétraitement Avant l’entrée des eaux brutes dans la station de relevage il faut passer par plusieurs étapes pour ne pas endommager les pompes de relevage : les effluents peuvent passer par un processus de dégrossissage pour éliminer les solides plus fins, tels que le sable, le gravier et d'autres particules inertes. l’eau passe a travers des grilles qui piège les gros déchets susceptibles de gêner les traitements ultérieurs voire endommager les équipements. Les graisses et les huiles flottant à la surface des eaux usées sont éliminées à l'aide de dégraisseurs. Dessablage Dégrillage Déshuilage
  • 30. Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Dégrilleur grossier Dégrilleur fin Dégrilleur moyen Prétraitement: dégrillage
  • 31. A pour objectif de relever les eaux d’un niveau bas (prétraitement) vers un niveau haut (Bassins de traitement). Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Station de relevage Dans la station de relevage de Saada on trouve deux pompes en parallèle ; en cas de panne de la première, la deuxième est continue le fonctionnement.
  • 32. Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Bassin de stabilisation anaerobie Le bassin de stabilisation anaérobie fonctionne en l'absence d'oxygène dissous. Cela favorise le développement des bactéries anaérobies, qui dégradent la matière organique présente dans les effluents par des processus de fermentation. La profondeur de ce bassin est relativement élevée (2 à 5 mètres) et le temps de séjour est de 3 à 5 jours. Il permet un Abattement de la matière organique ; Le rôle principal du bassin de stabilisation anaérobie est l'abattement de la matière organique permet également une bonne élimination des matières en suspension.
  • 33. une profondeur varie de 1 à 1.5 m Un niveau anaérobie au fond des bassins. Un niveau d’anoxie où la teneur en oxygène très faible (les bactéries sont du type facultatif) Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Bassin de stabilisation facultatif Un milieu aérobie en surface, suffisamment oxygéné par la photosynthèse des algues sous l’effet des rayons solaires ainsi que par la diffusion de l’oxygène de l’air, sous l’effet du vent
  • 34. Le bassin de maturation dont la profondeur varie de 1 à 1.5 m. le rôle principal de ces bassins est d’affiner le traitement et de répondre aux normes dans l’élimination en particulier des pathogènes. La lumière pénètre dans toute la colonne d’eau. Processus de traitement des effluents par le lagunage naturel Bassin de maturation excellent traitement tertiaire qui assure la décontamination bactérienne.
  • 35. • Performances épuratoires du lagunage anaérobie Bassin de stabilisation facultatif Bassin de stabilisation anaérobie Bassin de maturation • Abattement de la matière organique (30 à 60 % de DBO5) • Bonne élimination des matières en suspension (œufs d’helminthes, parasites, bactéries) • 70- 80% de DBO5 brute et jusqu’à 90% de la DBO5 Filtrée sur des échantillons issus des bassins facultatifs primaires, • Abattement de la DBO5 ne dépasse pas 50% dans les bassins facultatifs pour un traitement secondaire. • Effet bactéricide puissant  excellent traitement tertiaire qui assure la décontamination bactérienne.
  • 36.  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région Chaouia-ourdigha Les rendements épuratoires observés pour l’ensemble des stations d’épuration varient de 74 à 92% comme abattement pour la DBO5. Ce rendement moyen varie entre 63 et 83% pour la DCO, et entre 54 et 87% pour les Matières en suspension (MES). Les performances épuratoires sont faibles et variables et demeurent dépendants de la saison pour l’azote et le phosphore pour lesquels les abattements moyens observés varient entre 14 et 59% pour l’azote et entre 11 et 43% pour le phosphore.
  • 37.  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région Chaouia-ourdigha • Rendements épuratoires des STEP région chaouia ourdigha
  • 38.  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées de la région Chaouia-ourdigha • Conformité des rejets Les rendements épuratoires observés dépassent 75% en terme de DBO5 pour l’ensemble des stations d’épuration. Le rendement moyen le plus élevé est celui de la ville de Settat avec un abattement de 92%, alors que le rendement au niveau des STEP d’El Gara et de Ben Ahmed enregistre souvent des dépassements par rapport aux normes de rejet. Il est à signaler, que le bassin de maturation des stations d’épuration des villes de Settat, de Berrechid et de Soualem- Sahel a pour objectif principal de réduire la pollution bactériologique mais il permet aussi d’affiner davantage le traitement des matières organiques
  • 39.  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat • Prétraitement • Bassin de tranquillisation + 2 Dégrilleurs automatiques inclinés à 45°+ ouvrage venturi + 2 canaux de dessablage + Déshuileurs. Dégrillage Dessablage
  • 40.  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat • Bassin Anaérobie • Bassin de dimension profond de 2 m à 4m et de temps de rétention relativement faible de 1 à 7 jours dans laquelle on a absence d’oxygène, ceci est renforcer par la formulation d’une couche de graisse à la surface «croute », dans ces bassins la pollution est dégradés par des bactérie anaérobie qu’il transforme en gaz CH4,H2S , CO2 Step à 6 lagunes anaérobie 50m*50m, profondeur de 3m+digue 0.5m
  • 41. • Bassin facultatif Bassin facultatif est moins profond (1m à 2,5 m) avec un temps de rétention entre 5 à 30 jours. Les organismes aérobies et anaérobies travaillent ensemble pour atteindre des réductions de DBO jusqu'à 75%. STEP à 3 lagunes facultatives de 380m*130m chacune, profondeur de 1.5m +digue 0.5m  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
  • 42. • Bassin de maturation Bassin moins profond, habituellement construit avec une profondeur entre 0.5 et 1.5m pour s'assurer que la lumière du soleil pénètre sur toute la profondeur pour favoriser la photosynthèse. STEP à 3 lagunes de maturation de 380m*130m chacune, profondeur de 1.2m  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
  • 43. • Traitement des boues Les boues formées dans les 12 bassins sont trasportées vers les lit de séchage. le grand problème des boues c’est qu’il contient beaucoup d’eau « il se présent sous forme liquide et avec une forte charge organique hautement fermentescible. Le traitement des boues passe par trois étapes : 1) la stabilisation. 2) la réduction de la teneur en eau. 3) Hygiénistaion La step à 10 lits de séchage de 40m*5m chacun a 0.5m de profondeur  Etudes de cas : Stations d’épuration des eaux usées Settat
  • 44. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré
  • 45. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 1- Définition  Le lagunage aéré est une technique d’épuration biologique par culture libre des eaux usées avec un apport artificiel d’oxygène.  Le lagunage aéré se caractérise par un bassin de traitement dans lequel la charge biodégradable d'un effluent est détruite par voie bactérienne, une partie au moins de ce traitement étant réalisée en aérobiose grâce à un apport d'oxygène dissous dans l'eau artificiellement.
  • 46. 2- Principe de fonctionnement Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré Le lagunage aéré repose sur l'utilisation de bassins de traitement pour aérer les eaux usées, favorisant ainsi la croissance de bactéries aérobies qui dégradent les matières organiques en présence d'oxygène dissous. Les bactéries aérobies utilisent cet oxygène pour dégrader les polluants, générant des sous-produits moins toxiques.
  • 47. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-1- Prétraitement 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré Le processus de prétraitement des effluents est similaire à celui décrit pour le lagunage naturel. Il comprend généralement trois étapes principales : le dégrillage, le dessablage et le dégraissage. Ces étapes visent à éliminer les solides grossiers, fins et les matières flottantes des effluents entrants afin de prévenir un comblement rapide des bassins et d'assurer des conditions optimales pour les processus de traitement ultérieurs.
  • 48. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-2- Bassin aéré • Le bassin d'aération dans laquelle se réalisent l'aération, la croissance et la stabilisation partielle de la culture bactérienne et l'essentiel de l'attaque de la charge biodégradable. • Une charge volumique en DBO5 100 à 125 g/m3 jour correspondant à un volume spécifique 2,4 m3 /EH. Le besoin spécifique brut en oxygène pour dégrader les substances polluantes est généralement pris entre 1,5 et 2 kg d’O2 /kg DBO5. 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 49. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-1-1 techniques d’aération Aération ascendante « insufflateurs d’air » L'aération ascendante, 5 à 10 fois plus efficace que l'aération de surface, implique le pompage d'oxygène comprimé dans l'eau à travers des diffuseurs au fond d'un étang. 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 50. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-1-1 techniques d’aération aérateur mécanique immergé a) avec moteur émergé ou b) immergé 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 51. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-1-1 techniques d’aération Aération de surface « les turbines flottantes » 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré ce type de systèmes d'aération mélangent l'oxygène à la couche superficielle de l'eau. Les fontaines pompent de l'eau dans l'air, créant de petites gouttelettes qui collectent l'oxygène de l'atmosphère et retombent dans l'eau, en faisant bouillonner et en mélangeant la surface de l'eau, en captant l'air de l'atmosphère et en l'insufflant dans la couche
  • 52. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-1-1 techniques d’aération Aération de surface « les turbines flottantes » 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 53. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré Mécanisme en jeu par les micro-organismes aérobies Protozoaires Algues Bactéries aérobie Champignon 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré L’élimination de la charge polluante des effluents chargés en matière organique se fait par biorémediation aérobie; C’est la capacités des micro-organismes à dégrader les contaminants organiques en présence d'oxygène. Les organismes aérobies décomposent les contaminants en produits finaux moins toxiques.
  • 54. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré Mécanisme en jeu par les bactéries aérobies Le processus de biodégradation aérobie implique une série de réactions biochimiques où les composés organiques sont dégradés en produits finaux moins nocifs tels que le dioxyde de carbone (CO2), l'eau (H2O) et des composés minéraux (NO3, SO4, PO4, etc.). • Biodégradation aérobie 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 55. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré • Nitrification Les éliminations de teneur des N-NH4 + comportent deux étapes d’oxydations. L’oxydation de l’ammonium NH4 + en nitrites 𝑁𝑂 − 2 et nitrates 𝑁𝑂 − 3 en milieu aérobie c’est la nitrification, La population bactérienne impliquée est autotrophe 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 56. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré • Dénitrification Le traitement de nitrate basé sur la dénitrification qu’indique la transformation des nitrates de N-NO3− en azote gazeux (𝑵𝟐) à des conditions d’absence d’oxygène libre. Lorsque des conditions d’anoxie sont réalisées, c’est-à-dire en présence d’oxygène lié (NO3−) et absence d’oxygène libre O2 afin de favoriser la respiration sur le nitrate. 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 57. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré • Elimination du phosphate Le phosphore est présent de 80 à 90 % à l'état d'orthophosphate (P04 3-). Les orthophosphates peuvent être éliminés par précipitation chimique en utilisant principalement des sels de fer ou d'aluminium et parfois de la chaux. En lagunage aéré, de très bons résultats sont obtenus en injectant des réactifs dans le canal reliant les deux lagunes aérées. Les précipités produits se déposent lentement avec le phosphate fixé dans le fond du deuxième bassin d'aération. 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré
  • 58. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-3- Bassin de décantation/ Facultatif 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré • Le bassin facultatif ou bassin de décantation est le lieu de séparation physique des boues biologiques et de l'eau épurée sous l’effet des forces gravitaires. • les particules solides en suspension, y compris les boues biologiques résultant de la nitrification et de la dénitrification ainsi la biomasse épuratrice, se séparent de l'eau épurée.
  • 59. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 3-3- Bassin de Maturation 3- Processus de traitement des effluents par le lagunage aéré • Le bassin de maturation dans le lagunage aéré représente la dernière étape du traitement des eaux usées avant leur rejet. • Il favorise la clarification finale en permettant la décantation des particules en suspension et des boues biologiques résiduelles. • Les particules solides se déposent au fond du bassin, améliorant ainsi la qualité de l'eau traitée et réduisant sa turbidité. • Les boues biologiques épaissies sont décantées et peuvent être retirées du système pour un traitement supplémentaire ou une valorisation. • Le bassin de maturation est surveillé attentivement pour garantir son efficacité conformément aux normes environnementales. • L'exposition aux rayons UV du soleil dans ce bassin contribue à la désinfection naturelle des eaux traitées en détruisant les micro-organismes pathogènes, améliorant ainsi la qualité sanitaire de l'eau rejetée dans l'environnement.
  • 60. • Le traitement des eaux usées domestiques par lagunage aéré présente une solution efficace au niveau des performances épuratoires. • Les rendements élevés en termes de l’élimination de la DCO, la DBO5, des MES et des germes pathogènes.  90% pour la DBO5  80 % pour la DCO  85% pour les MES  50 à 60 % pour l’azote et le phosphore.  Jusqu’à 100% en termes de germes pathogènes Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 61. STEP d’Oujda se situe à sept kilomètres au Nord de la ville et comporte 28 bassins; 8 bassins anaérobies 12 bassins aérés - Equipés de turbines; - Profondeur 5 m et 3,5m ; - Volume utile de 23.100 m³. 8 de maturation - Profondeur 3,2 ; - Volume utile de 21.120 m³. - Profondeur 3,2 ; - Volume utile de 21.120 m³. Etude de cas 1 Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 62. Etude de cas 1 Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de l’entrer et la sortie de la STEP d’Oujda. DCO (mg/l) DBO5 (mg/l) MES (mg/l) Coliforme et germe pathogènes UFC (UFC/100 ml) CT CF SF Germe STEP Oujda Eaux brute 1091 511 655 2,9.108 3.107 4,3.106 5 Salmonella Eaux épurée 106 51,1 67 300 Absents Rendement 89% 90% 88% 90% Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 63. Etude de cas 1 Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de l’entrer et la sortie de la STEP d’Oujda. 89% 90% 88% 90% 70% 75% 80% 85% 90% 95% Rendement % Caractéristiques physicochimiques et biologiques Rendement épuratoire de la STEP de la ville d'Oujda DCO DBO5 MES Coliforme et germes pathogenes Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 64. Etude de cas 2 STEP d‘Errachidia se situe au sud d’Est du Maroc, compte environ 91 745 habitants en année 2013. La station est dimensionnée pour traiter une charge polluante de l’ordre de 3460 kg de DBO5/j. Elle comporte au total 10 bassins ; 4 bassins aérés - Profondeur 4,5 m ; - Volume utile de 23.100 m³ ; - Equipés d’aérateurs de 11 kw. 6 de maturation - Profondeur 2 m ; - Volume utile de 11 325 m³. Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 65. Etude de cas 2 Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de l’entrer et la sortie de la station ; DCO (mg/l) DBO5 (mg/l) MES (mg/l) Coliforme (UFC/100 ml) CT CF STEP Errachidia Eaux brute 852 484 499 - - Eaux épurée 85 85 54 112 - 450 30 - 299 Rendement 83% 82% 88% 90% Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 66. Etude de cas 2 Les analyses physico-chimique et bactériologique réalisées sur des échantillons prélevés de l’entrer et la sortie de la station ; 83% 82% 88% 90% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% Rendement % Caractéristiques physicochimiques et biologiques Rendement épuratoire de la STEP de la ville d'Errachidia DCO DBO5 MES Coliforme et germes et Pathogene Chapitre 3: Traitement des eaux usées par lagunage aéré 4- Performances épuratoires
  • 67. LAGUNAGE NATUREL / AERE Avantages et inconvénients de lagunage -Bon rendement épuratoire ; -Très efficace pour le traitement des pathogènes ; - Exploitation simple et à faible cout ; -Ne demande pas de personnel qualifié ; - Absence de consommation de produits chimiques ; -Bonne intégration dans l'environnement ; -Réutilisation possible des effluents en agriculture pour la fertilisation et l’irrigation. Avantages -Emprise au sol importante ; -Contraintes de nature de sous-sol et d'étanchéité ; -Variation saisonnière de la qualité des eaux traitée ; -Apparition des nuisances et dysfonctionnement en cas de fausse dimensionnement ou mal l’entretien ; -Variabilité de la qualité du rejet selon les saisons ; -Difficultés d'extraction des boues. Inconvénients
  • 68. LAGUNAGE NATUREL / AERE Avantages et inconvénients de lagunage - Exploitation simple et à faible cout ; - Absence de consommation de produits chimiques ; -Bonne intégration dans l'environnement ; -Bon rendement épuratoire ; -Très efficace pour le traitement des pathogènes ; -Ne demande pas de personnel qualifié ; -Réutilisation possible des effluents en agriculture pour la fertilisation et l’irrigation. Avantages -Emprise au sol importante ; -Contraintes de nature de sous-sol et d'étanchéité ; -Variation saisonnière de la qualité des eaux traitée ; -Apparition des nuisances et dysfonctionnement en cas de fausse dimensionnement ou mal l’entretien ; -Difficultés d'extraction et traitement des boues. Inconvénients
  • 69. LAGUNAGE NATUREL / AERE Avantages et inconvénients de lagunage Lagunage aéré Lagunage naturel Consommation d’énergie Ne nécessite pas une énergie électrique Nécessite une énergie pour faire fonctionner les dispositifs d’aération
  • 70. LAGUNAGE NATUREL / AERE Curage et traitement des boues Matières organiques Sédiments Particules en suspension Formation des boues Dépôt au fond du bassin - Curage nécessaire pour maintenir l’efficacité du système . - Elle réduisent l'espace disponible pour le traitement des eaux usées. Cette opération doit être effectuée avec précaution pour éviter la remise en suspension des sédiments et la perturbation de l'écosystème de la lagune.
  • 71. LAGUNAGE NATUREL / AERE Curage et traitement des boues • Le curage des boues doit être réalisé à des intervalles réguliers en fonction de l'accumulation des boues dans les lagunes qui est liée à la capacité de rétention des boues de la lagune, la charge organique entrante et les conditions environnementales. • Avant le curage il faut réaliser une bathymétrie pour évaluer la hauteur de boue et localiser les lieux d'accumulation. Si la hauteur > 25 cm  Le curage est nécessaire nécessité
  • 72. LAGUNAGE NATUREL / AERE Curage et traitement des boues Le curage peut être réalisé par l’utilisation de plusieurs équipements. Drague Pompage à l’aide d’un radeau Excavatrices
  • 73. LAGUNAGE NATUREL / AERE Curage et traitement des boues Envoyer les boue traitées vers leur milieu de rejet ou réutilisation. Curage Séchage et déshydratation Lits de séchage des boues
  • 74. LAGUNAGE NATUREL / AERE Critères de conception Condition climatique Pluviométrie - Elle influe sur le volume des eaux usées entrant dans les lagunes. - Il est essentiel de tenir compte des prévisions de pluviométrie et d'intégrer des mesures de gestion des eaux pluviales dans la conception des systèmes de lagunage et le dimensionnement des digues, afin d'éviter tout risque d'inondation. Température - Affecte l'activité biologique des microorganismes responsables du traitement des eaux usées. -Climats / saisons chaudes, la température élevée accélère les processus de décomposition des matières organiques et favoriser la croissance des microorganismes  amélioration de l'efficacité du traitement. Température faible, peut ralentir ces processus. Vent - Nécessaire de connaître l'intensité et la direction des vents dominants. - Le vent favorise l'oxygénation des eaux dans les bassins. - Le vent influence directement l'évaporation de l'eau et l'aération des lagunes. - Les vents forts Evaporation plus élevée ce qui peut affecter la concentration des polluants dans l'eau et la capacité de traitement du système.
  • 75. LAGUNAGE NATUREL / AERE Critères de conception Effluents Les caractéristiques des effluents entrant dans un système de lagunage, qu'il soit naturel ou aéré, ont un impact significatif sur sa conception. Ces caractéristiques sont liées directement aux différents éléments :  Population Il doit être déterminer avec précision, qu’elle soit raccordée au réseau ou raccordable ultérieurement en tenant compte de la population saisonnière.  Le débit Il influence la conception du système, la taille des lagunes. Le débit doit être déterminer par temps sec et par temps de pluie. En effet le débit peut connaitre une variation saisonnière selon les conditions météorologique et les activités humaines.  La charge polluante Elle est mesurée par les paramètres la DBO5, la DCO, les concentrations en nutriments (azote et phosphore) et les MES, influence la taille et la capacité des bassins de lagunage nécessaires pour traiter efficacement les eaux usées.
  • 76. CONCLUSION • Le lagunage naturel repose sur des processus biologiques naturels dans des bassins, où les microorganismes dégradent les matières organiques présentes dans les eaux usées par une aération naturelle. • Le lagunage aéré implique l'utilisation de systèmes mécanisés pour oxygéner activement les eaux usées, et accélérer les processus de traitement. Les deux méthodes ont une efficacité épuratoire notable, et représentes une meilleure solution pour l’épuration des eaux domestiques des petites agglomération.

Notes de l'éditeur

  1. Afin de protéger et de restaurer les ressources en eau douce ll est impératif de
  2. Le lagunage naturel est une méthode de traitement des effluents relativement simple et économique, bien qu'elle nécessite généralement beaucoup d'espace. Elle est souvent utilisée dans les régions où les ressources sont limitées ou dans les petites collectivités où les infrastructures de traitement plus complexes ne sont pas disponibles ou ne sont pas économiquement viables.
  3. L’efficacité de la sedimentation depend de la taille et la densité des particules
  4. Passant maintenant a comment lair atmospherique contribue a l’oxygenation des bassins de lagunage;de plus
  5. L'ammonium ainsi libéré peut ensuite être traité par d'autres processus de traitement des eaux usées, tels que la nitrification et la dénitrification, pour le convertir en azote gazeux (N2) ou en azote atmosphérique.
  6. Lorsque le pH d'une solution est élevé, cela signifie que la solution est basique ou alcaline. Dans cette condition, il y a beaucoup d'ions hydroxyde (OH-) présents dans la solution. Cette présence accrue d'ions hydroxyde favorise la conversion de l'ammoniac (NH3) en ions ammonium (NH4+). L'ion ammonium ainsi formé est relativement non-toxique. Cependant, en parallèle à cette transformation en ions ammonium, une partie de l'ammoniac peut également s'échapper dans l'atmosphère sous forme de gaz ammoniacal (NH3).
  7. Les eaux prétraitées sont transférées vers un répartiteur qui sert à répartir le débit en 2 parties égales sur les deux bassins anaérobies.
  8. .
  9. cinq stations d’épuration (STEP) par lagunage naturel traitant les eaux usées des villes de Settat, de Berrechid, de Ben Ahmed, d’El Gara et de Soualem-Sahel.
  10. 92-74 84-65 88-69 52-38 46-18
  11. Les eaux usées ainsi traitées serviront à l’irrigation de quelque 300 hectares dans les environs de la ville de Settat. La STEP de la ville de Settat, est une station d’épuration des eaux usées domestiques par lagunage . Le réseau d’assainissement adapté est un système séparatif
  12. Le dégrillage : premier poste de traitement, permet de séparer et d’évacuer les matières volumineuses transportées par l’eau Usées (branches d’arbre, bouteilles,…etc.), qui pourraient nuire à l’efficacité des traitements suivants ou du moins en compliquer le fonctionnement (boucher la tuyauterie ou briser les pompes) Déssablage: Se fait dans un ouvrage allongé dans lequel la vitesse de l’eau est faible, ce qui permet de récupérer le sable. Le dessablage a pour but d’extraire des eaux brutes les graviers, sables et particules minérales plus ou moins fines,
  13. Constituent aussi un décanteur primaire dans laquelle vont se disposer les MES et aussi la charge parasitaire (œuf d’Helminthe, Ténia,…).
  14. Les eaux usées ainsi traitées serviront à l’irrigation de quelque 300 hectares dans les environs de la ville de Settat.
  15. Le lagunage aéré, tout comme le lagunage naturel, est une méthode de traitement biologique des eaux usées qui se déroule dans des bassins à l'air libre, appelés lagunes. Cependant, la principale différence réside dans l'ajout d'équipements électromécaniques spéciaux pour augmenter l'apport en oxygène.
  16. L'oxygène est réparti uniformément du bas vers le haut, ce qui soutient les bactéries, leur fournissant l'énergie nécessaire à la respiration pour consommer la matière organique en décomposition. L'aération ascendante permet d'économiser de l'argent. Il faut plus de puissance pour pomper l'eau que pour pomper l'air. Cela signifie que les systèmes d'aération de surface coûtent 2 à 3 fois plus cher à exploiter que les systèmes d'aération ascendants. 
  17. Le fond des étangs est également l'endroit où les matières organiques mortes comme les mauvaises herbes, les algues et autres déchets nutritifs se décomposent. S'il n'y a pas d'oxygène au fond de l'étang pour aider les bactéries à décomposer les déchets, une accumulation de boue surviendra, ce qui pourrait nécessiter un dragage coûteux pour les éliminer
  18. , les bactéries aérobies se multiplient et croissent à mesure qu'elles utilisent les composés organiques comme source de carbone et d'énergie. Cette croissance bactérienne contribue à réduire la concentration des polluants organiques dans les eaux usées.  
  19. Les nitrates issus de la nitrification, servent d’accepteurs finaux d’électrons et de protons dans le processus de respiration
  20. Les particules solides se déposent au fond du bassin, formant des boues qui peuvent être retirées du système, tandis que l'eau clarifiée est évacuée du bassin pour être rejetée dans l'environnement ou subir d'autres traitements si nécessaire.
  21. Dans les systèmes de lagunage naturel et aéré, les boues se forment à partir des matières organiques, des sédiments et des particules en suspension présentes dans les eaux usées traitées. Ces particules se déposent progressivement au fond des bassins pendant le processus de traitement.
  22. https://www.youtube.com/watch?v=Ch4XZq6bssg (radeau) https://www.youtube.com/watch?v=8ZBE4y3-XPY (Excavatrices)
  23. Les boues curées doivent être séchés et déshydraté (lits de sechages) pour d’être envoyer vers leur milieu de rejet ou réutilisation.
  24. L’ensemble de cet élément influence la conception et le mode de conception du système, au niveau du lagunage on peut utiliser une série de bassins en sérés et/ou une série en parallèles