Cours sur le traitement biologique des eaux usées

Cours sur le traitement biologique des eaux usées, tutoriel & guide de travaux pratiques eaux usées en pdf.

Généralités sur les traitements biologiques

Le traitement biologique des eaux usées est le procédé qui permet la dégradation des polluants grâce à l’action de micro-organismes. Ce processus existe spontanément dans les milieux naturels tels que les eaux superficielles suffisamment aérées. Une multitude d’organismes est associée à cette dégradation selon différents cycles de transformation. Parmi ces organismes, on trouve généralement des bactéries, des algues, des champignons et des protozoaires. Cette microflore, extrêmement riche, peut s’adapter à divers types de polluants qu’elle consomme sous forme de nourriture (substrats). Il est ainsi possible d’utiliser systématiquement cette microflore dans un processus contrôlé pour réaliser l’épuration des eaux résiduaires.
La pollution des eaux résiduaires urbaines et industrielles peut se caractériser selon son état (solide, colloïdal ou en suspension) et sa nature (minérale ou organique).
L’élimination de la pollution organique sous forme finement colloïdale ou en solution, est essentiellement le fait de procédés d’épuration biologiques. Dans l’état actuel de nos connaissances, la voie biologique constitue, en raison de son efficacité et de sa rusticité, le mode le plus utilisé d’épuration secondaire des eaux résiduaires urbaines et de certaines eaux industrielles. Son principe est de provoquer en présence ou non d’oxygène une prolifération plus ou moins contrôlée de micro-organismes capables de dégrader les matières organiques apportées par l’effluent. Il s’agit en fait d’un véritable transfert d’une forme non accessible de la pollution (matières colloïdales et dissoutes) en une forme manipulable (suspension de micro-organismes).

Les micro-organismes responsables de l’épuration s’agglomèrent sous forme de flocs et se développent en utilisant la pollution comme substrat nécessaire à la production d’énergie vitale et à la synthèse de nouvelles cellules vivantes . Une partie des éléments polluants qui n’est pas dégradée biologiquement peut être adsorbée et incorporée aux flocs de boues.

Croissance des micro-organismes en culture pure

Dans un fermenteur, on procède à l’ensemencement d’une certaine quantité de milieu de culture, préalablement stérilisé. Ainsi on peut suivre le développement des micro-organismes présents (biomasse) jusqu’à épuisement du substrat principal. Cette culture discontinue est appelée croissance en « batch ». Dans ce cas, on observe les phases successives suivantes (Figure 5)..
1. Phase d’adaptation Cette période ″AB″ est dite phase d’adaptation ou de latence ; elle sépare le moment d’inoculation du moment où la croissance devient perceptible. Cette durée d’adaptation dépend: – du type de micro-organismes – du nombre de germes inoculés – de l’état physiologique de ces germes – de la température du milieu de culture – des différences de compositions et concentrations entre l’ancien et le nouveau milieu de culture – s’il s’agit d’algues, de l’intensité lumineuse et de la longueur d’onde des radiations éclairant le fermenteur.
2. Phase de croissance Après une courte période de démarrage BC, d’allure très variable, on constate que log X (X étant la teneur en biomasse) varie linéairement en fonction du temps. Cette phase de croissance à vitesse constante est appelée phase de croissance exponentielle. La vitesse observée est égale à la vitesse de synthèse, le phénomène de respiration endogène étant négligeable. Les besoins en oxygène des cellules durant cette phase sont assez variables selon les espèces.
3. Phase de ralentissement Cette phase « DE » est dite phase de ralentissement et correspond à une perturbation du milieu de culture par la croissance exponentielle des micro-organismes. Le passage en phase de ralentissement correspond à une diminution de la concentration du substrat et de la vitesse de croissance.

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