Traitement des eaux usées dans les stations d’épuration (STEP)

Les STEPs sont les installations chargées de nettoyer les eaux usées avant qu’elles ne puissent être rejetées dans la nature (lacs, rivière, …). Pendant longtemps en Suisse, il était interdit de se baigner dans les lacs ou autres courts d’eau. Cela était dû au fait que les eaux usées urbaines, industrielles ou artisanales étaient évacuées sans subir de traitement, ce qui provoquait une pollution de l’eau et conduisait à une prolifération d’algues (OFEV). La Suisse compte aujourd’hui près de 800 STEPs, assurant la salubrité des eaux de notre pays.

Le processus d’assainissement des eaux usées est constitué de plusieurs étapes complexes qui nécessitent généralement de transporter l’eau par pompage (consultez notre article sur l’entretien et la réparation des pompes centrifuges pour en savoir sur les pompes). Voici donc les 3 grandes phases permettant le traitement de l’eau dans une station d’épuration :

1- La phase primaire

Tout d’abord, l’eau à traiter est envoyée à travers un tamis conçu pour éliminer les solides grossiers et autres matériaux volumineux. L’élimination de ces matériaux est nécessaire pour assurer le bon fonctionnement des unités de traitement ultérieures et leur éviter des dommages.

Après avoir traversé le tamis, les eaux usées se déplacent dans une chambre de dessablage. L’eau usée s’écoule en spirale à l’intérieur de cette chambre. Grâce à un flux d’air lentement introduit d’un côté de la chambre, un motif perpendiculaire permet la séparation des matériaux les plus lourds. Ceux-ci (ex : les gravillons) coulent au fond de la chambre alors que l’eau, les substances dissoutes et les petites particules en suspension restent en surface.

Suite à ce traitement, les eaux usées contiennent encore d’autres matériaux en suspension qui doivent être éliminés. Elles sont donc conduites au travers d’un bassin de sédimentation, dans lequel elles s’écoulent lentement, cela permettant aux solides restant dans l’eau de dériver progressivement vers le fond du bassin.

À ce stade, la majorité des solides ont été retirés de l’eau. Cependant, n’étant pas assez propre pour être rejetée dans l’environnement, l’eau est conduite dans la phase secondaire afin d’éliminer les substances biologiques en solution.

2- La phase secondaire

L’étape secondaire du processus de traitement est conçue pour éliminer jusqu’à 85 % de la matière organique qui reste dans les eaux usées. Il existe différents procédés pour atteindre cet objectif, mais les installations concernées utilisent généralement soit un filtre à ruissellement, soit des boues activées.

• La méthode du filtre à ruissellement : les eaux usées sont pompées sur un lit de pierre concassée ou un autre média grossier d’environ 2 mètres de profondeur et jusqu’à 60 mètres de diamètre. Des bactéries et d’autres microorganismes se développent sur ces pierres, de sorte qu’ils consomment et décomposent la matière organique de l’eau lorsqu’elle s’écoule dans ce réservoir. Cette eau est ensuite à nouveau pompée du filtre à ruissellement vers un bassin de sédimentation pour éliminer les substances en suspension issu du processus.

• Le procédé de boues activées : les eaux usées pénètrent dans un bassin d’aération, où elles sont mélangées à de la boue. De l’air y est pompé pour faciliter la croissance des bactéries et autres microorganismes dans la boue. Ceux-ci assurent la décomposition de la matière organique de l’eau en sous-produits inoffensifs. Les eaux usées restent généralement dans le bassin d’aération pendant trois à six heures, ce qui donne aux bactéries et aux microorganismes suffisamment de temps pour décomposer les matières organiques. Après avoir quitté le bassin d’aération, les eaux usées sont généralement envoyées dans un bassin de sédimentation pour séparer les substances en suspension issu du processus.

3- La phase tertiaire

Une fois que l’eau a quitté le bassin de sédimentation lors de la phase secondaire du processus de traitement, elle est envoyée dans des réservoirs où elle est exposée au chlore. Les eaux usées y passent généralement 15 à 20 minutes. Le chlore tue les bactéries résiduelles, notamment pathogènes et élimine également l’odeur désagréable des eaux usées. Comme ce traitement permet d’éliminer jusqu’à 99 % des bactéries, il constitue une étape importante du processus pour assurer la sécurité sanitaire de l’eau.

Certaines installations n’utilisent pas le chlore pour tuer les bactéries, mais des alternatives telles que la lumière ultraviolette (UV) ou l’ozone. Ces alternatives n’impliquent pas l’utilisation de produits chimiques, elles sont donc considérées comme plus sûres pour l’environnement.

Après la phase tertiaire, l’eau peut être rejetée sans risque sanitaire ou environnemental dans les cours d’eau. Cependant, la grande problématique reste à ce jour l’élimination des micropolluants dans les cours d’eau. Ces micropolluants, bien que représentant un faible risque pour la santé humaine, ont un effet néfaste sur la biodiversité aquatique. En suisse, seuls 10% des eaux usées passent par le traitement de ces composants (letemps.ch) et des composés tels que le chlorothalonil sont régulièrement pointés pour leur nocivité (rts.ch).

La transformation de l’eau claire en une eau potable

Suite aux trois premières phases de traitement, l’eau provenant des STEPs ne peut être considérée comme une eau potable. Elle doit donc subir les traitements suivants pour pouvoir être consommée :

1- La coagulation et la floculation

Elles constituent souvent les premières étapes du traitement de l’eau après captage. Des produits chimiques avec une charge positive sont ajoutés à l’eau. La charge positive de ces produits neutralise la charge négative des impuretés et autres particules dissoutes dans l’eau. Lorsque cela se produit, les particules se lient aux produits chimiques et forment des particules plus grosses, appelées flocs. Ces derniers étant plus gros, ils sont plus faciles à séparer lors de l’étape suivante.

2- La sédimentation

La deuxième étape a lieu lorsque les flocs (matières en suspension) et les agents pathogènes se déposent au fond d’un conteneur de sédimentation. Plus l’eau y reste longtemps, plus les solides en suspension sont attirés vers le fond du conteneur par gravitation. La coagulation (formation des flocs) rend le processus de sédimentation plus efficace, car elle rend les particules plus grosses et plus lourdes, les faisant couler plus rapidement.

3- Le filtrage

La filtration est nécessaire en raison des petites particules dissoutes qui sont encore présentes dans l’eau claire, notamment la poussière, les parasites, les produits chimiques, les virus et les bactéries. Lors de la filtration, l’eau traverse des particules physiques dont la taille et la composition varient. Les matériaux couramment utilisés comprennent le sable, le gravier et les charbons actifs.

4- La désinfection

Une fois l’eau filtrée, un désinfectant tel que le chlore ou la chloramine peut être ajouté afin de tuer tous les parasites, bactéries et virus restants et de protéger l’eau des germes lorsqu’elle est acheminée pour la consommation dans les maisons ou les entreprises. Comme indiqué plus haut, des alternatives telles que les traitements aux UV ou à l’ozone peuvent également permettre cette désinfection.

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