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Traitement des eaux usées : comment fonctionne une station d'épuration STEP ?

Stations d a puration collectives
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La station d’épuration des eaux usées, ou STEP, est une installation qui assure la dépollution des eaux usées. Elle s’appuie sur différents mécanismes mécaniques, physiques, chimiques et biologiques pour produire une eau suffisamment propre, pouvant être rejetée dans la nature. Il existe différents types de stations d’épuration, tels que :
  • La station d’épuration à boues activées
  • La station d’épuration à lit bactérien
  • La station d’épuration à lagunage
  • La station d’épuration à filtre membranaire

À quoi sert une station d’épuration STEP ?

La différence entre une station d’épuration et une station de traitement des eaux réside dans leur domaine d’application :
  • La station d’épuration des eaux usées est utilisée pour recycler les eaux usées avant leur rejet dans la nature. Son objectif est d’éviter tout risque de pollution des lacs et des cours d’eau, puisque les eaux provenant des activités humaines contiennent plusieurs saletés qui peuvent être nocives pour l’environnement et pour la santé.
  • La station de traitement des eaux traite les eaux brutes, qu’elles proviennent de rivière, de lacs ou de sources sous-terraines, afin de les rendre potables. Leur but est d’éliminer les bactéries, les virus et les principaux contaminants afin de produire une eau propre à la consommation humaine.
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Quels types d’eaux traitent des stations d’épuration STEP ?

Les stations de traitement des eaux usées sont utilisées pour réduire la charge polluante qui se trouve au sein de ces dernières. Il existe toutefois plusieurs types de station d’épuration, qui vont prendre en charge un type d’eau en particulier. Ce sont par exemple :
  • Les eaux usées domestiques, des eaux issues notamment des bâtiments d’habitation individuelle. Elles sont composées des eaux grises – qui sont issues des cuisines, des lave-linges ou des douches – et des eaux vannes – qui proviennent des toilettes.
  • Les eaux usées industrielles et agricoles, contenant surtout des charges de polluant bien plus importantes que les eaux usées domestiques. En effet, elles peuvent contenir des métaux lourds, des produits chimiques, des solvants ou des huiles.
  • Les eaux usées municipales, provenant des différentes infrastructures municipales comme les bureaux, les hôpitaux ou les écoles.
Contrairement aux idées reçues, une station d’épuration des eaux usées ne prend pas en charge les eaux de pluies. Le volume de ces dernières reste en effet trop important pouvant même perturber le bon fonctionnement du traitement des eaux usées.
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Comment fonctionne une station d’épuration STEP ?

Le fonctionnement des stations d’épuration s’inspire des cours d’eau, qui sont capable de s’auto-épurer afin de retrouver seul leur équilibre. Le traitement des eaux usées s’effectue en plusieurs étapes.

Le prétraitement

Dans un premier temps, les eaux usées sont collectées au sein du réseau d’égouttages. L’eau y circule par gravitation naturelle en direction des stations d’épuration afin d’éviter toute dépense énergétique pour le transport.

Une fois dans un centre de traitement des eaux usées, elles subissent un traitement primaire qui s’effectue en plusieurs étapes, dont :
  • Le dégrillage où les eaux usées traversent une série de grilles et de filtres qui vont retenir les particules grossières comme les mégots de cigarette, des restes de nourriture ou encore des cheveux. Ces déchets sont récoltés dans une benne avant d’être acheminés dans un centre d’incinération.
  • Le désablage où les eaux usées sont acheminées vers un bassin, le dessaleur. Les matières lourdes comme le sable ou le gravier s’écoulent au fond de la cuve avant d’être récoltées puis essorées.
  • Le déshuilage pendant lequel de l’air est injecté dans la cuve, ce qui provoque une remontée en surface des graisses et des huiles. Ces graisses sont récupérées puis acheminées vers un centre de traitement spécifique pour leur dépollution.

Le traitement primaire

Le traitement des eaux usées se poursuit par une phase de décantation primaire. En effet, à l’issue du prétraitement, les effluents restent encore très boueux. Ils sont chargés de particules qui sont plus denses que l’eau.

La phase décantation primaire sert alors à effectuer une première séparation des liquides et des solides par gravitation. Les matières solides se déposent au fond de la cuve sous l’effet de la pesanteur, où elles seront récupérées par raclage.

Le traitement primaire des eaux usées peut éliminer jusqu’à 50 à 60 % des matières en suspension.

Le traitement biologique

La phase de traitement biologique des eaux usées a pour objectif l’élimination des polluants organiques, comme :
  • L’azote
  • Le phosphore.
Ces derniers ne doivent pas être déversés dans les cours d’eau, car ils sont responsables d’une croissance accélérée des algues.

Pour y parvenir, les eaux usées sont versées dans des bassins où évoluent des bactéries épuratrices. Ces derniers dégradent les composants organiques et minéraux grâce à leurs enzymes.

Afin d’optimiser l’efficacité du traitement, ces bassins sont oxygénés, soit par le biais de macrophyte ou par injection d’air. L’augmentation du taux d’oxygène accélère l’activité bactérienne et favorise leur multiplication.

La clarification

La clarification, ou traitement secondaire, consiste en une purification avant le rejet dans la nature. Le traitement biologique des eaux usées produit des boues activées, qui sont riches en micro-organisme. Il faut donc procéder à une seconde phase de décantation afin de séparer l’eau épurée de la boue.

Les boues sont récupérées et une partie est redirigée vers le bassin d’aération. Les boues en excès sont récoltées au fond de la cuve et peuvent être revalorisées dans l’agriculteur ou servir à la production de biogaz, qui vont servir à la production d’énergie.

À l’issue de ce traitement, jusqu’à 90 % des impuretés sont éliminées. Les eaux épurées peuvent encore contenir certains polluants chimiques que les bactéries ne peuvent pas synthétiser. Elles traversent alors une série de filtres, dont des filtres à charbon actif, avant de retourner dans la nature.

Autres phases de traitement

Les stations de traitement des eaux usées industrielles peuvent procéder à une série de traitement physico-chimique pour éliminer les différents polluants industriels. Ces derniers utilisent différents réactifs chimiques afin de favoriser l’agrégation de particules polluantes et ainsi de faciliter leur séparation de l’eau. Ces centres de traitement des eaux usées peuvent aussi faire appel à une filtration plus poussée pour éliminer tous les polluants résiduels.
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Publié le 17/05/2023
Jean-Marc BRISSOT
Guide écrit par :
Jean-Marc BRISSOT
Spécialiste environnement chez Hellopro
Ingénieur en traitement de l’eau et des déchets, j'excerce aujourd’hui en tant que consultant pour plusieurs collectivités et rédige divers articles sur les problématiques associées.
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