Traitement des eaux usées - Leesu
Collecte des eaux usées Fonction = recueillir les eaux usées de toutes origines et les acheminer vers les stations d’épuration Deux types de réseaux –Réseau unitaire: eaux usées et eaux pluviales (réseaux anciens des centres villes) –Réseau séparatif: 2 collecteurs séparés • un pour les eaux usées domestiques et industrielles
CHAPITRE 6 TRAITEMENT ET REJET DES EAUX USEES
traitement et de rejet des eaux usées On peut classer les méthodes centralisées de traitement des eaux usées en méthodes de traitement primaire, secondaire et tertiaire Dans le traitement primaire, des barrières physiques éliminent les gros déchets solides des eaux usées Les particules restantes sont ensuite laissées se tasser
8 TRAITEMENT TERTIAIRE
Malgré différents efforts de traitement, une partie du phosphore des eaux usées reste difficilement traitable Selon Benisch et al (2007), les limites de phosphore récalcitrant au traitement ont été évaluées entre 0,011 à 0,015 mg P/L lors d’une étude pilote réalisée avec
TRAITEMENT DES EAUX USEES URBAINES
Présentation des divers éléments des filières de traitement des eaux usées 140 à 165 Chapitre 8 Prétraitement 166 à 184 Chapitre 9 Traitement de l’azote et du phosphore 185 à 200 Chapitre 10 Les cultures fixées en traitement d’eaux résiduaires 201 à 218 Chapitre 11 Les lits bactériens 219 à 236 Chapitre 12
LE TRAITEMENT DES EAUX USEES - Physique-Chimie
Ce traitement biologique repose donc sur l'action des bactéries Tout comme nous, elles ont besoin d'oxygène pour vivre De l'air est régulièrement insufflé dans les eaux usées pour favoriser leur développement
L’ÉPURATION DES EAUX USÉES RÉSIDENTIELLES
• NQ 3680-910: Traitement des eaux usées – Système d’épuration autonome pour résidences isolées Nouvelle norme de certification appuyant les technologies citées dans le Q -2, r 22 Banc d’essai mis en route en sept 2003 8 technologies peuvent être suivies simultanément pour une période de 1 an
70 STATIONS MÉCANISÉES
Certains procédés conventionnels de traitement des eaux usées de type physicochimique ou de biodisque ont été utilisés tant au Québec que partout dans le monde Or, les exigences de rejets devenant de plus en plus sévères, les stations de type physicochimique de même que les
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Chapitre 6: Traitement et rejet des eaux usées
CHAPITRE 6
TRAITEMENT ET REJET DES EAUX
USEES Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 6.1Volume 5: Déchets
6.2 Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux des gaz à effet de serre
Auteurs
Michiel R. J. Doorn (Pays-Bas), Sirintornthep Towprayoon (Thaïlande), Sonia Maria Manso Vieira (Brésil),
William Irving (Etats-Unis), Craig Palmer (Canada), Riitta Pipatti (Finlande) et Can Wang (Chine)Chapitre 6: Traitement et rejet des eaux usées
Tableau des matières
6 Traitement et rejet des eaux usées
6.16.1.1 Changements En Comparaison Aux Lignes Directrices De 1996 Et Aux Recommandations En
Matière De Bonnes Pratiques
6.2 Emissions De Méthane Des Eaux Usées........................................................................
..............................96.2.1 Questions Méthodologiques........................................................................
6.2.2 Eaux Usées Domestiques........................................................................
6.2.3 Eaux Usées Industrielles........................................................................
6.3 Emissions D'oxyde Nitreux Issues Des Eaux Usées........................................................................
..........266.3.1 Questions Méthodologiques........................................................................
6.3.2 Cohérence Des Séries Temporelles........................................................................
............................286.3.3 Incertitudes........................................................................
6.3.4 Aq/Cq, Exhaustivité, Établissement Des Rapports Et Documentation..............................................29
Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 6.3Volume 5: Déchets
Équations
Équation 6.1 Emissions totales de CH
4 provenant des eaux usées domestiques................................................... 12Équation 6.2 Facteur d'émission de CH
4 pour la voie ou système de traitement et/ou d'élimination des eaux usées domestiques........................................................................ ................................................................. 13Équation 6.3 Total de matières biodégradables dans les eaux usées domestiques................................................ 14
Équation 6.4 Emissions totales de CH
4 provenant des eaux usées industrielles................................................... 21Équation 6.5 Facteur d'émission du CH
4 pour les eaux usées industrielles.......................................................... 22Équation 6.6 Matières biodégradables dans les eaux usées industrielles.............................................................. 23
Équation 6.7 Émissions de N
2O issues de l'effluent d'eaux usées........................................................................
27Équation 6.8 Total d'azote dans l'effluent........................................................................
.................................... 27Figures
Figure 6.1 Systèmes d'épuration et voies d'évacuation des eaux usées.................................................... 7
Figure 6.2 Arbre décisionnel pour les émissions de CH 4 provenant des eaux usées domestiques ......... 11 Figure 6.3 Arbre décisionnel pour les émissions de CH 4 provenant du traitement des eaux usées industrielles ....................................................................... ................................................... 206.4 Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux des gaz à effet de serre
Chapitre 6: Traitement et rejet des eaux usées
Tableaux
Tableau 6.1 Potentiel d'émission de CH
4 et de N 2 O pour les systèmes d'épuration et de rejet des eauxusées et des boues ..................................................................... ...................................... 8 Tableau 6.2 Capacité maximum de production (Bo) par défaut du CH 4 pour les eaux usées domestiques ........................................................................Tableau 6.3 Valeurs MCF par défaut pour les eaux usées domestiques ................................................... 14
Tableau 6.4 Estimation des valeurs BOD
5 des eaux usées domestiques pour quelques régions et pays ........................................................................Tableau 6.5 Valeurs pour l'urbanisation (U) et degré d'utilisation de la méthode de traitement
ou de la voie d'évacuation (T i,j ) pour chaque classe de revenu de quelques pays................. 16 Tableau 6.6 Exemple d'application de valeurs par défaut pour les niveaux d'utilisationdu traitement (T) par classe de revenus........................................................................
......... 17Tableau 6.7 Gammes d'incertitude par défaut pour les eaux usées domestiques ..................................... 18
Tableau 6.8 Valeurs MCF par défaut pour les eaux usées industrielles ................................................... 22
Tableau 6.9 Exemples de données sur les eaux usées industrielles........................................................... 24
Tableau 6.10 Gammes d'incertitude par défaut pour les eaux usées industrielles ...................................... 25
Tableau 6.11 Données par défaut de la méthodologie N 2 O ....................................................................... . 29Encadrés
Encadré 6.1 Sous-catégorie - Emissions d'installations centralisées et avancées de traitement
des eaux usées ............................................................ ........................................................... 28 Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 6.5Volume 5: Déchets
6.6 Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux des gaz à effet de serre
6 TRAITEMENT ET REJET DES EAUX USEES
6.1INTRODUCTION
Les eaux usées peuvent être une source de méthane (CH 4 ) lorsqu'elles sont traitées ou éliminées de façon anaérobie, comme elles peuvent être so urce d'émissions d'oxyde nitreux (N 2O). Les émissions de dioxyde de
carbone (CO 2) provenant des eaux usées ne sont pas traitées dans les Lignes directrices du GIEC car elle sont
d'origine biogène et ne devraient pas être incluses dans les émissions totales nationales. Les eaux usées
proviennent de nombreuses sources domestiques, commerciales et industrielles. Elles peuvent être traitées sur
place (non collectées), conduites par des égouts vers une station d'épuration (collectées) ou rejetées, sans être
traitées, dans le voisinage ou par le biais d'un déversoir. Les eaux usées domestiques sont définies comme étant
les eaux usagées des ménages tandis que les eaux usées industrielles sont celles provenant de l'utilisation
industrielle uniquement 1 Les systèmes d'épuration et d'évacuation des eaux usées peuvent différer sensiblementd'un pays à un autre. En outre, les systèmes d'épuration et de rejet peuvent être différents selon que l'utilisateur
vit en zone rurale ou urbaine et selon les revenus des ménages urbains.Les égouts peuvent être fermés ou ouverts. Dans les zones urbaines de certains pays développés et de pays en
développement, les systèmes d'égouts peuvent consister en réseaux de canaux à ciel ouvert, de caniveaux et de
fossés que l'on qualifie communément d'égouts à ciel ouvert. Dans nombre de pays développés, et dans les
zones urbaines aisées d'autres pays, les égouts sont généralement fermés et enterrés. Les eaux usées, dans des
égouts fermés et enterrés, ne semblent pas constituer une grande source d'émission de CH 4 . En revanche, on nepeut dire la même chose des eaux usées passant dans des égouts ouverts car ces eaux sont soumises au
réchauffement par le soleil et lorsqu'elles stagnent dans les égouts, elles peuvent favoriser les conditions
anaérobies et produire du CH 4 . (Doorn et al., 1997).Les méthodes de traitement des eaux usées les plus largement utilisées, dans les pays développés, sont les
stations centralisées de traitement anaérobie des eaux usées ainsi que le recours aux lagunes pour le rejet des
eaux usées domestiques et industrielles. Pour ne pas verser des droits de rejet élevés ou pour se conformer aux
règlements en vigueur, les grands complexes industriels procèdent au prétraitement de leurs eaux usées avant de
les évacuer dans le réseau d'assainissement. Les eaux usées domestiques peuvent être également traitées dans
des systèmes de fosses septiques sur place. Il existe des systèmes avancés capables de traiter les eaux usées de
plusieurs ménages en même temps. Ils se composent d'un réservoir souterrain anaérobie et d'un terrain de
drainage pour le traitement des effluents qui s'échappent du réservoir. Certains pays développés continuent à
évacuer les eaux usées non traitées, par le biais d'un déversoir ou d'une canalisation, vers un plan d'eau (ex. : la
mer).Les eaux usées sont traitées à des degrés variés dans la plupart des pays en développement. Dans certains cas, des
eaux usées industrielles sont déversées directement dans des plans d'eau alors que certains grands complexes
industriels sont dotés de stations de traitement complètes. Les eaux usées domestiques sont traitées dans des stations
d'épuration centralisées, dans des latrines à fosse, des fosses septiques ou tout simplement évacuées, à travers des
égouts ouverts ou fermés, dans lagunes ou cours d'eau non traités. Dans certaines villes côtières, les eaux usées
domestiques sont déversées directement dans la mer. Les la trines à fosse sont des trous alignés ou pas de plusieursmètres de profondeur ; certaines sont dotées de cabinets d'aisance. La Figure 6.1 montre différentes approches de
traitement et de rejet des eaux usées.On peut classer les méthodes centralisées de traitement des eaux usées en méthodes de traitement primaire,
secondaire et tertiaire. Dans le traitement primaire, des barrières physiques éliminent les gros déchets solides des
eaux usées. Les particules restantes sont ensuite laissées se tasser. Le traitement secondaire est une combinaison de
processus biologiques qui favorisent la biodégradation par des microorganismes. Ce peut être des plans d'eau
temporaires à stabilisation aérobie, des filtres biologiques, des procédés de traitement par les boues activées ainsi
que des réacteurs aérobies et des étangs de stabilisation. Les procédés de traitement tertiaire sont utilisés pour mieux
purifier les eaux usées d'organismes pathogènes, de contaminants et des éléments nutritifs restants tels que les
composés de l'azote et du phosphore. Ces résultats sont obtenus en utilisant un ou plusieurs processus pouvant
inclure des étangs de finition/lagunes tertiaires, des procédés biologiques, la filtration avancée, l'adsorption par le
carbone, l'échange d'ions et la désinfection. 1Puisque la méthodologie est fondée sur une base individuelle, les émissions provenant d'eaux usées commerciales sont
estimées avec les eaux usées domestiques. L'expression 'eaux usées municipales' n'est pas utilisée dans ce texte afin
d'éviter tout risque de confusion. Les eaux usées municipales sont un mélange d'eaux usées domestiques, commerciales et
industrielles non dangereuses, traitées dans les stations d'assainissement.Chapitre 6: Traitement et rejet des eaux usées
Des boues sont produites à toute l'étape primaire, secondaire et tertiaire du traitement. Les boues provenant du
traitement primaire consistent en matériaux solides enlevés des eaux usées et ne sont pas comptabilisées dans
cette catégorie. Les boues produites dans les traitements secondaire et tertiaire sont dues à la croissance
biologique constatée dans la biomasse ainsi qu'à l'accumulation de petites particules. Ces boues doivent être
soumises à un traitement poussé avant d'être évacuées. Parmi les méthodes utilisées pour traiter les boues, oncitera la stabilisation aérobie et anaérobie (digestion), le conditionnement, la centrifugation, le compostage et le
dessèchement. L'épandage des boues d'épuration, le compostage et l'incinération des boues sont traités à la
Section 2.3.2. du Chapitre 2 " Production, composition et données de gestion des déchets» à la Section 3.2 du
Chapitre 3 " Élimination des déchets solides », à la Section 4.1 du Chapitre 4 " Traitement biologique des
déchets solides » et au Chapitre 5 " Incinération et combustion à l'air libre des déchets » du Volume 5,
respectivement. Certaines boues sont incinérées avant l'épandage. Les émissions de N 2O provenant des boues et
des eaux usées, éparpillées sur des terres agricoles, sont traitées à la Section 11.2 du Chapitre 11 intitulée
" Emissions de N 2 O des sols gérés» et à la section " Emissions de CO 2 et Application de la chaux et de l'urée » du Volume 4 (AFAT). Figure 6.1 Systèmes d'épuration et voies d'évacuation des eaux uséesRécupérées Non récupérées
Non traitées Traitées
Non traitées
Rivières, lacs,
estuaires, merConduites à
la stationTraitées sur place
Domestiques: latrine, fosse septique
Industrielles: station sur site
Egout stagnantAu sol
Rivières, lacs,
estuaires, merTraitement aérobie
Réacteur
Lagune Boues
Digestion
anaérobie ÉpandageTraitement anaérobie
Terres humides
Eaux usées domestiques/industrielles
Décharge ou
Incinération
Note: Les émissions figurant dans les boîtes en contours foncés sont prises en compte dans le présent chapitre.
Méthane(CH
4 Les eaux usées et leurs composantes boueuses peuvent produire du CH 4 si elles se dégradent de façon anaérobie.Le volume de CH
4ainsi produit dépend principalement de la quantité de matières biodégradables dans les eaux
usées, de la température et du système d'épuration. Le taux de production du CH 4 augmente avec la hausse de latempérature. Ceci est particulièrement important dans les systèmes non réglementés et dans les climats chauds.
Dans des températures inférieures à 15°C, la production de CH 4 est insignifiante care les méthanobactéries nesont pas actives et la lagune servira essentiellement de décanteur. Toutefois, si la température augmente dépasse
le seuil de 15°C, la production de CH 4 reprendra. Le principal facteur servant à déterminer le potentiel de production du CH 4 des eaux usées est le volume dematières biodégradables dans les eaux usées. Divers paramètres sont utilisés pour mesurer la composante
organique des eaux usées, dont la demande biochimique en oxygène (BOD) et la demande chimique en oxygène
Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 6.7Volume 5: Déchets
6.8 Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux des gaz à effet de serre
(DCO). Dans les mêmes conditions, les eaux usées à haute teneur en DCO ou en BOD, produiront davantage de
CH 4 que des eaux usées à faible teneur en DCO (ou BOD).La concentration BOD n'indique que le volume de carbone qui se dégrade de façon aérobie. La mesure standard
de la BOD est un test de 5 jours appelé BOD 5 . Le terme 'BOD' dans ce chapitre renvoie au BOD 5 . Le DCO mesure le total de matériau disponible pour oxydation (biodégradable et non biodégradable) 2 . Comme la BODest un paramètre aérobie, elle n'est probablement pas la méthode de choix pour déterminer les composants
organiques des milieux anaérobies. De même, tant le type d'eaux usées que le type de bactéries présentes dans
les eaux usées influent sur leu teneur en BOD. Habituellement, la BOD est plus fréquemment signalée dans les
eaux usées domestiques, tandis que la DCO est utilisée principalement pour les eaux usées industrielles.
Oxyde nitreux (N
2 O)L'oxyde nitreux (N
2O) est associé à la dégradation des composants de l'azote dans les eaux usées (ex. : urée,
nitrate et protéine). Les eaux usées domestiques comprennent les rejets humains mélangés à d'autres eaux usées
domestiques, et pouvant comprendre les effluents des douches, des lavabos, des machines à laver, etc. Les
systèmes centralisés d'épuration des eaux usées peuvent inclure divers processus allant du lagunage aux
technologies avancées de traitement tertiaire pour l'enlèvement des composés de l'azote. Après épuration,
l'effluent traité est ensuite rejeté dans un milieu hydrique récepteur (ex. : rivière, lac, estuaire, etc.). Des
émissions directes de N
2O pourraient être produites pendant la nitrification et la dénitrification de l'azote présent.
Ces deux procédés peuvent avoir lieu sur la station d'épuration et dans le plan d'eau récepteur de l'effluent. La
nitrification est un procédé aérobie qui convertit le composé ammoniaque et d'autres composés de l'azote en
nitrate (NO 3-), alors que la dénitrification se produit dans des conditions anoxiques (sans oxygène libre) et
consiste en la bioconversion du nitrate en monoxyde de diazote (N 2 ). L'oxyde nitreux peut être un produit intermédiaire de ces deux processus quoique souvent associé à la dénitrification. Systèmes d'épuration et de rejet et potentiel de production de CH 4 et de N 2 OLes systèmes d'épuration ou les voies de rejet qui alimentent les environnements anaérobies produisent, en
général, du CH 4tandis que les systèmes qui alimentent les environnements aérobies produisent, en principe, peu
ou pas de CH 4du tout. Par exemple, pour les lagunes sans mélange ni aération, leur profondeur est déterminante
pour la production de CH 4 . Les lagunes superficielles, de moins de 1 mètre de profondeur, fournissent des conditions aérobies avec une production de CH 4 insignifiante ou nulle. Les lagunes de plus de 2-3 mètres de profondeur favorisent des environnements anaérobies et une production substantielle de CH 4Le Tableau 6.1 ci-dessous présente les principaux systèmes d'épuration et de rejet des eaux usées dans des pays
développés et des pays en développement ainsi que leur potentiels respectifs d'émission de CH
4 et de N 2 O.TABLEAU 6.1
POTENTIEL D'EMISSION DE CH
4ET DE N
2 O POUR LES SYSTEMES D'EPURATION ET DE REJET DES EAUX USEES ET DES BOUES Types de traitement et de rejet Potentiels d'émission de CH 4 et de N 2 O Débit fluvial Rivières et lacs stagnants, pauvres en oxygène peuvent favoriser la décomposition anaérobie pour produire du CH 4 Les rivières, les lacs et les estuaires sont des sources possibles de N 2 O. Égouts (fermés et souterrains) Ne sont pas une source de CH 4 /N 2 O.Non traitées
Égouts (à ciel ouvert) Les égouts ouverts et les fossés/canaux stagnants et saturés sont
des sources importantes de CH 4Récupérées
Traitées
Traitement aérobie
Stations d'épuration
aérobie des eaux usées Peuvent produire un volume limité de CH 4 de poches anaérobies. Les systèmes de traitement mal conçus ou mal gérés produisent du CH 4 Des stations sophistiquées avec capacité d'élimination de nutriments (nitrification et dénitrification) sont des sources, mineures mais spécifiques, de N 2 O. 2Dans ces lignes directrices, la DCO renvoie à la demande en oxygène chimique mesurée à l'aide de la méthode au
bichromate. (Association américaine de la santé publique, Association américaine des travaux hydrauliques et Water