Stations d’épuration : les clés d’une gestion durable des eaux usées

Le prétraitement est la première étape, au cours de laquelle sont retirés tous les éléments pouvant endommager les équipements en aval. Ainsi, en premier lieu, les déchets solides grossiers, comme les branches, les pierres et les détritus, sont retenus dans  des dégrilleurs. Ensuite, les dessableurs-dégraisseurs permettent de séparer sables et graisses.

Ensuite, le traitement primaire vise à éliminer la majeure partie des matières en suspension (MES). Les décanteurs primaires permettent aux particules les plus lourdes de se déposer au fond, tandis que les matières flottantes sont récupérées à la surface.

Le traitement secondaire, ou traitement biologique, est l'étape clé de l'épuration. Elle consiste à dégrader la matière organique dissoute à l'aide de microorganismes présents naturellement, mais à faibles concentrations, dans les eaux usées elles-mêmes. Or pour qu’ils puissent remplir leur rôle épuratoire, il faut augmenter leur nombre. On les maintient donc à une concentration suffisante dans un réacteur – le bassin d’aération –, et ce mélange d’eau usée et de microorganismes est appelé boue activée. Dans le bassin d’aération, les microorganismes consomment la matière organique et la transforment en dioxyde de carbone. Cette étape permet également d'éliminer une partie des nutriments (azote et phosphore).

Afin de restituer les eaux ainsi traitées au milieu naturel –, il est nécessaire de séparer l’eau et les microorganismes. Ce processus se produit le plus souvent dans un décanteur, que l’on appelle clarificateur. Selon le même principe que celui de la décantation primaire, l’eau est évacuée en surface, tandis que la boue se concentre au fond de l’ouvrage. Une partie de cette boue est renvoyée dans le bassin d’aération, afin de maintenir la concentration idoine en microorganismes, tandis que l’excédent, qui résulte de la croissance bactérienne, est extrait et traité dans ce qu’on appelle la filière boues. Dans certains cas, notamment le manque d’espace, le couple bassin d’aération-clarificateur est remplacé par un ouvrage unique, appelé bioréacteur à membranes, dans lequel l’étape de séparation finale est réalisée grâce à des membranes de filtration.

Lorsque le milieu naturel est particulièrement sensible (par exemple dans le cas d’une zone de baignade ou d’une rivière salmonicole), un traitement tertiaire, ou traitement avancé, peut être nécessaire pour éliminer les polluants résiduels, tels que phosphates, métaux lourds ou micropolluants organiques.  Différentes technologies sont utilisées, comme la déphosphatation physico-chimique, filtration sur charbon actif,  la désinfection à l’ozone ou aux rayons UV.

Enfin, le traitement des boues est une étape cruciale. En effet, celles-ci, issues du processus d'épuration, contiennent une part importante de matière organique (les microorganismes de la boue activée) et doivent donc être valorisées. Dans les installations de petite ou moyenne taille, elles sont généralement épaissies et déshydratées mécaniquement et stabilisées avant d'être valorisées en agriculture, incinérées ou mises en installations de stockage des déchets non dangereux. Pour les installations plus importantes, les boues sont épaissies, puis utilisées pour produire du biogaz grâce à la digestion anaérobie – qui permet également de réduire leur volume. Après digestion, la phase liquide résiduelle, le digestat, est lui aussi déshydraté mécaniquement, voire faire l’objet d’un séchage thermique, et peut être valorisé en agriculture.