Une station d’épuration moderne fonctionne comme une chaîne de montage de purification d’eau en boucle fermée. Les eaux usées domestiques urbaines et les eaux usées industrielles convergent à travers des réseaux de canalisations, subissent une purification en plusieurs étapes et se transforment finalement en eau propre qualifiée pour être rejetées ou réutilisées. Cet article développe le processus complet, les fonctions de chaque unité et les principes de fonctionnement de base dans la séquence d'écoulement réelle des eaux usées, facile à comprendre pour tous les lecteurs. I. Structure globale de l'usine de traitement des eaux usées Toutes les unités de traitement fonctionnent en série dans le sens de l'écoulement de l'eau pour former un système de purification complet, composé de 7 zones fonctionnelles principales : 1. Station de pompage des influents (avec tamis à grosses barres) 2. Unité de prétraitement (tamis fin, chambre à sable) 3. Réservoir de sédimentation primaire 4. Réservoir de réaction biologique (avec soufflerie) 5. Réservoir de sédimentation secondaire 6. Unité de désinfection, de rejet et de réutilisation 7. Unité de traitement des boues des eaux usées traverse le processus dans l'ordre suivant : interception physique → sédimentation primaire → dégradation biologique → séparation boue-eau → désinfection et rejet/réutilisation. Toutes les boues et résidus générés dans l'ensemble du processus sont collectés uniformément, réduits en volume et transportés pour être éliminés, réalisant ainsi une double opération de traitement de l'eau + élimination des boues. II. Explication détaillée de chaque unité de traitement 1. Station de pompage des influents (avec tamis à barres grossières) Il s'agit de la première passerelle pour les eaux usées entrant dans l'usine, assumant trois fonctions principales : la collecte des eaux usées, l'élévation du niveau d'eau et la filtration grossière. Les eaux usées municipales s'écoulent principalement par gravité. Le niveau d’eau est trop bas à l’arrivée à l’usine pour pénétrer directement dans les structures ultérieures. Des pompes à eau sont nécessaires pour élever le niveau de l'eau, permettant ainsi aux eaux usées de s'écouler par gravité à travers toutes les unités de traitement ultérieures. Équipement de baseCrème à barres grossières, pompe de levage submersible, vanne manuelle/électrique, réservoir collecteur, système de désodorisation Principe de fonctionnement • Tamis à barres grossières : avec un espace de 10 ~ 20 mm, il agit comme un peigne géant pour intercepter les grosses matières flottantes et les solides en suspension tels que les branches d'arbres, les sacs en plastique, les pierres et les bandes de tissu, empêchant ainsi le blocage des canalisations, des pompes et des équipements de précision ultérieurs. • Pompe de levage : soulève de manière stable les eaux usées dans le réservoir collecteur jusqu'au niveau d'eau conçu pour l'unité de prétraitement, garantissant un débit d'eau continu et stable. • Vanne : Utilisée pour la maintenance des équipements, la commutation du débit et la régulation du débit d'affluent. • Système de désodorisation : collecte les gaz malodorants dans la station de pompage, qui sont traités par lavage et adsorption pour répondre aux normes d'émission et réduire les odeurs à l'intérieur de l'usine. 2. Unité de prétraitement (tamis fin et chambre à sable) Les eaux usées après tamisage grossier contiennent encore une grande quantité de matières fines en suspension, de sable et de cendres. Un prétraitement supplémentaire est nécessaire pour protéger les équipements biochimiques et de sédimentation ultérieurs. Équipement de base Tamis fin, chambre à sable vortex/chambre à sable aérée, convoyeur à vis, séparateur sable-eau, système de désodorisation Principe de fonctionnement • Tamis fin : avec un espace de 3 à 5 mm, il intercepte en outre les fines matières flottantes telles que les cheveux, les fibres et les chutes de papier ; les résidus de tamis sont collectés et évacués par des convoyeurs à vis. • Chambre à sable : adopte l'action de la gravité et du vortex pour sédimenter rapidement le sable et les pierres à haute densité et les séparer de la matière organique. Les chambres à sable Vortex sont largement utilisées pour les petites surfaces au sol et l'efficacité élevée d'élimination du sable, empêchant efficacement l'abrasion de la pompe et l'envasement des réservoirs causés par les grains de sable. • Séparateur sable-eau : sépare le mélange sable-eau de la chambre à sable ; le sable est évacué tandis que l'eau séparée retourne au système d'égouts. 3. Réservoir de sédimentation primaire Les eaux usées prétraitées entrent dans le réservoir de sédimentation primaire pour une sédimentation physique, servant de lien clé de réduction de charge avant le traitement biochimique. Fonctions de baseÉlimine 20 % à 30 % de la DCO et de la DBO₅, et plus de 50 % des matières en suspension (SS) dans les eaux usées. Il réduit considérablement la charge organique des réservoirs de réaction biologique ultérieurs, réduit la consommation d'énergie d'aération et prolonge la durée de vie de l'équipement.Remarque cléTous les processus ne sont pas équipés d'un réservoir de sédimentation primaire. Les processus intégrés tels que le fossé d'oxydation, le SBR et le MBR l'omettent généralement, permettant aux eaux usées de pénétrer directement dans le système biochimique. Principe de fonctionnementLes eaux usées s'écoulent lentement à l'intérieur du réservoir ; les solides décantables coulent au fond du réservoir par gravité pour former des boues primaires, qui sont collectées et évacuées par un grattoir à boues. Le surnageant relativement clair s'écoule dans la cuve de réaction biologique. 4. Réservoir de réaction biologique (avec soufflerie) C'est le cœur du traitement des eaux usées. Les micro-organismes présents dans les boues activées « décomposent et consomment » la matière organique, l'azote ammoniacal, l'azote total et le phosphore total présents dans les eaux usées pour obtenir une purification avancée. Processus courants AAO (anaérobie-anoxique-oxique), fossé d'oxydation, SBR, CAST, MBR, parmi lesquels AAO est le plus largement appliqué. Équipement de base Souffleur, disque d'aération/tuyau d'aération, mélangeur submersible, pompe de retour de boue, pompe de retour de liquide nitrifiant, système de dosage chimique Principe de fonctionnement • Zone anaérobie : les mélangeurs maintiennent les boues en suspension ; les bactéries accumulatrices de phosphore libèrent du phosphore pour se préparer à l’absorption du phosphore dans la zone oxique suivante. • Zone anoxique : les mélangeurs mélangent le débit d'eau ; la dénitrification est réalisée en utilisant du nitrate dans le liquide nitrifiant renvoyé pour éliminer l'azote total. • Zone Oxique : Les ventilateurs fournissent de l'air comprimé, qui forme des microbulles à travers les aérateurs pour fournir de l'oxygène aux micro-organismes. Les micro-organismes se propagent massivement pour décomposer la matière organique et oxyder l'azote ammoniacal ; pendant ce temps, les bactéries accumulatrices de phosphore absorbent l’excès de phosphore. • Système de retour : les pompes de retour des boues renvoient les boues du bassin de sédimentation secondaire vers le réservoir biochimique pour maintenir la concentration microbienne ; le retour du liquide nitrifiant améliore l'efficacité de l'élimination de l'azote. • Système de dosage de produits chimiques : dosez les sources de carbone et les éliminateurs de phosphore selon les besoins pour garantir une conformité stable de l'azote total et du phosphore total. 5. Réservoir de sédimentation secondaire Les effluents du réservoir de réaction biologique contiennent une grande quantité de boues activées. Une séparation complète boue-eau par sédimentation gravitaire est nécessaire pour garantir la clarté des effluents. Types courantsRéservoirs de sédimentation secondaires à flux vertical, à flux radial et à flux horizontal. Principe de fonctionnement • Surnageant : L'eau claire s'écoule dans l'unité de désinfection pour une préparation finale de décharge conforme aux normes. • Boues décantées : Une partie des boues est renvoyée vers le réservoir de réaction biologique pour maintenir la quantité microbienne ; le reste est constitué de boues excédentaires rejetées vers l'unité de traitement des boues pour éviter une accumulation excessive de boues. 6. Unité de désinfection, de rejet et de réutilisation Bien que l'effluent du bassin de décantation secondaire ait atteint les normes de base, il contient encore un petit nombre de bactéries et de virus. La désinfection est obligatoire pour une décharge ou une réutilisation en toute sécurité. Méthodes de désinfection courantes • Désinfection UV : Aucun agent chimique, aucune substance résiduelle, temps de contact court (plusieurs secondes à plus de dix secondes), fonctionnement et entretien simples ; largement utilisé dans les usines de traitement des eaux usées municipales. • Désinfection à l'hypochlorite de sodium : dosage pratique et faible coût ; temps de contact requis ≥ 30 minutes ; le chlore résiduel doit être strictement contrôlé pour éviter toute pollution secondaire. • Désinfection à l'ozone : Capacité de stérilisation oxydative extrêmement forte, avec décoloration et désodorisation simultanées ; un investissement en équipement et un coût d'exploitation élevés, principalement appliqués dans des scénarios de réutilisation de haut niveau. Voies d'élimination finale • Déversement standard : déversé dans des plans d'eau récepteurs tels que des rivières et des lacs. • Réutilisation récupérée : appliquée au verdissement urbain, au nettoyage des routes, à l'eau de refroidissement industrielle, à la reconstitution des eaux paysagères, etc., réalisant le recyclage des ressources en eau. 7. Unité de traitement des boues Les boues primaires du bassin de décantation primaire et les boues excédentaires du bassin de décantation secondaire présentent une teneur élevée en humidité et une putréfaction facile. Ils doivent subir une réduction de volume, une stabilisation et un traitement inoffensif pour éviter une pollution secondaire. Débit complet de traitement des bouesÉpaississement → Conditionnement → Déshydratation → Élimination vers l'extérieurÉquipement de base Réservoir d'épaississement/épaississeur de boues, réservoir de conditionnement de boues, filtre-presse à plaques et châssis/déshydrateur à bande/déshydrateur à vis, silo à boues, système de désodorisation Principe de fonctionnement • Épaississement : éliminer l'eau libre dans les boues pour réduire le volume et réduire la charge du traitement ultérieur. • Conditionnement : Dosage de produits chimiques tels que le PAM (Polyacrylamide) pour améliorer les performances de déshydratation des boues. • Déshydratation : L'extrusion mécanique réduit la teneur en humidité des boues en dessous de 80 % pour former des gâteaux de boues solides. • Élimination vers l'extérieur : les tourteaux de boues sont transportés vers des sites qualifiés pour une élimination sans danger, comme la mise en décharge, l'incinération, la production de matériaux de construction et l'utilisation des terres. III. Résumé du processus de traitement des eaux usées La logique de purification d'une station d'épuration des eaux usées est essentiellement la suivante : Interception physique et sédimentation → Dégradation biologique → Sédimentation secondaire et séparation boue-eau → Purification avancée → Élimination des boues 1. Élimination des impuretés physiques : les tamis grossiers/fins interceptent les résidus et les chambres à sable éliminent le sable pour éliminer d'abord les impuretés solides ; 2. Réduction de charge préliminaire : le réservoir de sédimentation primaire décante les boues en suspension pour réduire la charge biochimique ; 3. Purification du noyau : les micro-organismes décomposent la matière organique et réalisent l'élimination de l'azote et du phosphore pour répondre aux normes de qualité de l'eau ; 4. Séparation boue-eau : un réservoir de sédimentation secondaire sépare l'eau propre des boues activées pour garantir la clarté des effluents et recycler les boues activées ; 5. Stérilisation et conformité : Désinfectez les micro-organismes pathogènes pour le rejet ou la réutilisation de l'eau propre ; 6. Élimination des boues : les boues excédentaires sont épaissies, déshydratées, réduites en volume et éliminées sans danger.
