Qu'est-ce qu'une STEPi et pourquoi est-elle essentielle pour l'industrie ?
Les stations d’épuration des eaux industrielles (STEPi) sont des installations conçues pour traiter les eaux usées générées par les processus de production avant qu’elles ne soient rejetées ou réutilisées. Leur configuration et leur fonctionnement corrects sont essentiels pour se conformer aux réglementations environnementales, réduire les coûts d’exploitation et évoluer vers une industrie plus durable.
Dans cet article, nous explorons les principales étapes qui composent une STEPi, en mettant l’accent sur les processus physico-chimiques et biologiques qui permettent un traitement efficace et respectueux de l’environnement.
Principales étapes d'une station d'épuration des eaux industrielles
Broyage et dessablage
Cette première étape permet d’éliminer les contaminants les plus grossiers
(sables, plastiques, fragments organiques) à l’aide de tamis et de cribles. Son objectif
est de protéger les équipements en aval et de prévenir les blocages dans le système
.
Décanteur primaire
Un traitement physico-chimique est appliqué pour déstabiliser les particules en suspension. Le processus comprend
- Coagulation et correction du pH (cinétique rapide)
- Floculation (nécessite plus de temps pour obtenir une agrégation optimale)
En fonction de la nature de l’eau et des flocs obtenus, des technologies telles que les décanteurs, la DAF (Disolved Air Flotation) ou la CAF (Cavitation Air Flotation) sont utilisées.
Réacteurs biologiques
Ils constituent le cœur du traitement. Leur fonction est de dégrader la matière organique soluble par des micro-organismes. La configuration dépend de la matrice de l’eau et des objectifs du processus.
Stratégies de purification
- Aérobie: ils agissent sur la DCO soluble par le biais du métabolisme aérobie d’une série de bactéries hétérotrophes. Il existe également des bactéries nitrifiantes et filamenteuses, qui jouent toutes un rôle important dans le processus (malgré la mauvaise presse que ces dernières ont auprès des exploitants de stations d’épuration en raison des problèmes de gonflement et de moussage, elles jouent un rôle très important en apportant une structure aux boues). Le problème de ces systèmes purement aérobies est qu’ils sont inefficaces sur le plan énergétique.
- Anoxiques/anaérobies: ils ont une performance de dégradation inférieure à celle des systèmes aérobies, bien qu’en combinaison avec ces derniers, ils puissent grandement contribuer à l’efficacité globale du processus. Dans ces systèmes, des processus très intéressants et vitaux sont favorisés afin de respecter les paramètres de rejet des installations ; l’un des processus les plus importants est la dénitrification (élimination de l’azote sous forme de N₂).
- 100% anaérobie: moins courant, mais utile dans certains contextes industriels.
Types de réacteurs biologiques
- Lit agité: micro-organismes en suspension entraînés par des accélérateurs.
- FBR (lit fixe): micro-organismes attachés à une surface.
- MBR (membranes) : filtration de haute pureté à l’aide de membranes PVDF.
- MBBR (lit mobile): supports en suspension avec biofilms hautement dégradatifs.
- SBR (séquentiel) : traitement discontinu avec contrôle de phase de la nitrification et de la dénitrification.
Décanteur secondaire
L’objectif du clarificateur secondaire est de séparer les boues biologiques générées dans les réacteurs de l’eau traitée. À cette fin, des technologies de séparation physico-chimique telles que les décanteurs ou les systèmes de flottation à l’air dissous(FAD) sont utilisées pour obtenir un produit clarifié final convenant au rejet ou à la réutilisation.
La nécessité d’appliquer des produits chimiques à ce stade dépend directement de la performance du prétraitement biologique. Si le décanteur primaire et les réacteurs ont fonctionné correctement, l’eau devrait avoir une faible concentration en matières en suspension (MES) et une structure floculée stable. Dans ce cas, le décanteur secondaire se contente de séparer les boues pour les envoyer dans la filière boues.
Toutefois, si le système biologique n’est pas équilibré ou s’il y a des bactéries libres dans l’espace interfloculaire, l’eau clarifiée peut ne pas répondre aux paramètres de rejet. Dans ce cas, il est nécessaire de réintroduire des coagulants et des floculants pour améliorer la séparation et garantir la qualité de l’effluent.
Problèmes courants : gonflement de la boue
L’un des problèmes les plus fréquents à ce stade est le gonflement des boues, causé par la croissance incontrôlée de bactéries filamenteuses. Ces bactéries génèrent une sur-structure de ponts inter-floculaires qui emprisonnent l’air, empêchant ainsi une bonne décantation des boues. Il en résulte une boue cotonneuse avec des valeurs de sédimentabilité (V30) proches de 1000, ce qui compromet l’efficacité du processus.
Pour éviter le gonflement, il est essentiel de maintenir un traitement primaire stable, exempt d’agents microbiologiquement toxiques, et d’assurer l’équilibre du réacteur biologique.
Ligne de boues
Toutes les étapes précédentes du traitement des eaux industrielles visent à éliminer les polluants de l’eau. Mais qu’advient-il de ces polluants une fois qu’ils sont séparés ? La réponse se trouve dans la canalisation des boues, un élément essentiel de la conception de toute station d’épuration.
Cette ligne gère les déchets solides générés par le processus, provenant du décanteur primaire et du décanteur secondaire, et les achemine vers leur traitement final. Examinons ses principaux composants :
Boues primaires
Elles proviennent de l’étape physico-chimique initiale. Ce type de boue a généralement une teneur élevée en
Boues secondaires
Elles proviennent du décanteur secondaire après le traitement biologique. Bien qu’une partie de ces boues soit recirculée vers le réacteur, un pourcentage est purgé vers la ligne de boues. Comme elles ont subi une dégradation biologique, leur charge en AGV est inférieure à celle des boues primaires. Dans les usines de biogaz, les deux types de boues sont souvent mélangés pour optimiser l’efficacité énergétique.
Épaississeur de boues
C’est l’étape suivante de la gestion. La teneur en eau des boues primaires et secondaires est réduite, ce qui permet de concentrer les solides avant de les déshydrater. Ce processus améliore l’efficacité des équipements en aval et réduit le volume à traiter.
Déshydratation des boues
Une fois épaissies, les boues contiennent encore un pourcentage élevé d’humidité. Pour faciliter leur gestion, leur transport ou leur valorisation, il est nécessaire d’augmenter leur siccité au moyen d’équipements spécifiques et de traitements chimiques appropriés.
Équipement de déshydratation
- Presse: permet d’obtenir 30 à 50 % de matières sèches. Idéale pour obtenir des boues très sèches.
- Centrifugeuse: permet d’obtenir une siccité de 20 à 35 %. Traite rapidement de grands volumes.
- Déshydrateur à vis: permet d’obtenir une siccité de 15 à 30 %. Il s’agit d’une solution économique, efficace et nécessitant peu d’entretien.
Traitement chimique
Pour que les boues conservent leur structure pendant la déshydratation, on utilise des floculants cationiques hautement chargés à structure réticulée. Ces produits rigidifient les boues, les empêchent de se désagréger et améliorent la qualité du rejet.
Comment améliorer l'efficacité de votre STEPi grâce à des solutions durables
Le choix des bons produits chimiques à chaque étape du traitement influence directement l’efficacité opérationnelle, la conformité réglementaire et l’impact environnemental. Chez Adintus, nous développons des solutions telles que :
- Coagulants naturels: biodégradables, efficaces et sans danger pour les opérateurs.
- Antimousses durables: pour contrôler la formation de mousse sans générer de déchets dangereux.
- Biopotentiateurs: qui optimisent les performances des réacteurs biologiques.
Conclusion
Comprendre la structure d’une STEPi permet de prendre des décisions plus éclairées et plus durables en matière de traitement des eaux industrielles.
Chez Adintus, nous travaillons pour que chaque étape du processus puisse bénéficier de solutions respectueuses de l’environnement, sans sacrifier l’efficacité technique.
