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T.5 Bassins de lagunage

Les bassins de lagunage sont de grands plans d’eau artificiels. Les bassins peuvent être utilisés individuellement ou reliés en série pour un meilleur traitement. Il existe trois types de bassins : (1) anaérobie, (2) facultatif et de (3) maturation aérobie ; chacun ayant des caractéristiques de conception et de traitement spécifiques.

Pour un traitement optimal, les bassins de lagunage doivent être reliés en série de trois bassins ou plus, dans lesquels l’effluent s’écoule du bassin anaérobie vers le bassin facultatif, puis vers le bassin de maturation aérobie. Le traitement primaire se déroule dans le bassin anaérobie et permet d’obtenir un abattement de la charge organique des eaux usées. L’abattement des matières solides et de la DBO se déroule par digestion anaérobie dans les boues après la décantation. Les bactéries anaérobies convertissent le carbone organique en méthane et ce processus permet d’éliminer jusqu’à 60 % de la DBO. Comme les bassins de lagunage sont construits en série l’effluent du bassin anaérobie s’écoule dans le bassin facultatif, dans lequel l’abattement de la DBO se poursuit. La partie supérieure du bassin est alimentée en oxygène grâce à la diffusion naturelle, au brassage du vent et à la photosynthèse produite par les algues. La couche inférieure est privée d’oxygène et devient anoxique ou anaérobie. Les matières solides décantables s’y accumulent et sont digérées au fond du bassin. Les micro-organismes aérobies et anaérobies travaillent ensemble pour atteindre jusqu’à 75 % d’abattement de la DBO, tandis que les bassins aérobies sont conçus pour l’élimination des agents pathogènes. Le bassin aérobie est souvent appelé « bassin de maturation, de polissage ou de finition », car il s’agit généralement de la dernière étape du traitement. C’est le moins profond des bassins, ce qui permet à la lumière du soleil d’y pénétrer jusqu’au fond et à la photosynthèse de s’y produire. Les algues photosynthétiques libèrent de l’oxygène dans l’eau tout en consommant le dioxyde de carbone produit par la respiration des bactéries. Parce que la photosynthèse est générée par la lumière du soleil, les niveaux d’oxygène dissout sont élevés pendant la journée et faibles pendant la nuit. L’oxygène dissout est également fourni par le brassage naturel provoqué par le vent.

Considérations sur la conception

La profondeur des bassins anaérobies est comprise entre 2 et 5 m et le temps de rétention y est relativement court, à savoir entre un et sept jours. La profondeur des bassins facultatifs doit être comprise entre 1 et 2,5 m avec un temps de rétention compris entre 5 et 30 jours. Leur efficacité peut être améliorée par l’installation d’aérateurs mécaniques. La profondeur des bassins aérobies est généralement comprise entre 0,5 et 1,5 m. S’ils sont utilisés en même temps pour la culture et la récolte des algues et/ou l’élevage des poissons D.13 , ceux-ci parviendront à éliminer la plus grande partie de l’azote et du phosphore contenus dans l’effluent. Dans l’idéal, plusieurs bassins aérobies peuvent être construits en série pour obtenir un niveau élevé de destruction des agents pathogènes. Pour éviter les courts-circuits hydrauliques, c’est-à-dire le passage direct des eaux usées de l’entrée à la sortie, il est important que la conception hydraulique soit bien maîtrisée. L’entrée et la sortie doivent être aussi éloignées que possible l’une de l’autre et des chicanes peuvent être installées pour assurer un brassage complet dans les bassins et éviter les zones de stagnation. Il est essentiel de procéder à un prétraitement PRE pour empêcher la formation d’écume et éviter la pénétration d’une quantité importante de matières solides et de déchets dans les bassins. Pour protéger ceux-ci du ruissellement et de l’érosion, une berme ou un tertre de protection doit être construit autour de chaque bassin en utilisant la terre d’excavation.

Matériaux

Pour creuser les bassins, il est nécessaire de disposer d’un équipement mécanique. Pour éviter l’infiltration de l’effluent dans la nappe phréatique, les bassins doivent avoir un revêtement étanche, qui peut être réalisé à partir d’argile, d’asphalte, de terre compactée ou de tout autre matériau imperméable.

Contexte

Les bassins de lagunage font partie des méthodes les plus répandues et les plus efficaces de traitement des eaux usées et des effluents dans le monde. Elles sont particulièrement adaptées aux communautés rurales et périurbaines qui disposent de vastes terrains inutilisés, situés à distance des habitations et des espaces publics. Les bassins de lagunage ne sont pas adaptés à la phase de réponse aiguë d’une urgence, en raison du délai de réalisation nécessaire. Ils sont plus appropriés dans les phases de stabilisation et de relèvement et constituent une solution à plus long terme.

Fonctionnement et entretien

L’écume qui s’accumule à la surface du bassin doit être régulièrement retirée. Les plantes aquatiques (macrophytes) présentes dans l’étang doivent également être enlevées, car elles peuvent constituer un habitat propice à la reproduction des moustiques et empêcher la lumière de pénétrer dans la colonne d’eau. Le bassin anaérobie doit être vidangé lorsque les matières solides accumulées atteignent un tiers de son volume, soit environ tous les 2 à 5 ans. Pour les bassins facultatifs, l’élimination des boues est moindre et les bassins de maturation n’ont presque jamais besoin d’être vidangés. Les boues peuvent être évacuées à l’aide d’une pompe à boues montée sur radeau, d’un racleur mécanique au fond du bassin ou bien en drainant et en asséchant l’étang, puis en enlevant les boues avec une pelle mécanique.

Santé et sécurité

Bien que les effluents des bassins aérobies soient généralement pauvres en agents pathogènes, ces derniers ne doivent en aucun cas être utilisés à des fins récréatives ou comme source directe d’eau pour la consommation ou l’usage domestique. Une clôture doit être installée afin d’empêcher les personnes et les animaux de pénétrer dans la zone et pour éviter que des détritus ne s’y retrouvent.

Coûts

Les coûts d’investissement liés à l’achat du terrain et aux travaux de terrassement pour la construction des bassins peuvent être élevés, mais les coûts d’exploitation et d’entretien sont relativement faibles.

Aspects sociaux

Le ou les bassins anaérobies peuvent générer de mauvaises odeurs. Il est donc important de les situer loin des agglomérations. La surface de ces bassins peut également être aérée artificiellement. En raison de la croissance des algues dans les bassins aérobies, l’effluent peut avoir une couleur vert vif.

Critères de décision clés

Produits entrants

Eaux noires
Eaux grises
Boues

Produits sortants

Effluent
Boues

Phase d'urgence

Stabilisation + +
Relèvement + +

Caractéristiques des sols

Contraignantes

Niveau d’application

Voisinage +
Ville + +

Avec et sans usage d’eau

Avec usage d’eau

Niveau de gestion

Partagé +
Public + +

Complexité technique

Moyenne

Espace requis

Élevé

Objectifs et caractéristiques clés

Séparation solide/liquide. Stabilisation des boues. Destruction des agents pathogènes.

Forces et faiblesses

  • Résiste aux chocs organique et hydraulique
  • battement élevé des matières solides, de la DBO et des agents pathogènes
  • Faibles coûts de fonctionnement
  • Aucune énergie électrique n’est requise
  • Nécessite une grande surface de terrain
  • Des coûts d’investissement élevés en fonction du prix du terrain
  • Nécessite l’intervention de personnel qualifié pour la conception et la construction
  • Les boues ont besoin d’un curage et d’un traitement appropriés
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