Le lagunage







Vu le faible débit d'eaux usées à traiter, ce mode de traitement propose un avantage car la lagune peut aussi servir de bassin tampon (stockage). Le traitement des eaux usées génère une grande quantité de boues qu'il convient de stocker jusqu'à leur dégradation. Le lagunage est une technique très répandue de stockage lorsque l'on dispose d'une grande surface. Ce procédé assure une bonne dépollution (très bonne élimination des germes pathogènes et des pollution azotées et phosphorées).
On confine un terrain que l'on excave de 0.5 à 1.5 mètres. On alimente ensuite les bassins ainsi créés en boues. Après un dernier traitement, l'effluent liquide en sortie a la qualité requise pour être rejeté dans le milieu naturel et les boues déshydratées peuvent être  réutilisées.
Les boues dans la lagune sont soumises aux conditions atmosphériques (ensoleillement, vent) et sont ainsi partiellement séchées. Un temps de séjour dans la lagune de 2 à 3 ans peut permettre d'atteindre une siccité d'environ 35% (consistance d'un sol). Le processus de décomposition des boues est naturel mais on peut augmenter sont rendement en implantant des végétaux (des joncs par exemple).

Types de lagunage

Le choix s'opère selon les conditions de l'effluent et les moyens mis en oeuvre. Il existe différents types de lagunes :

          la lagune est plus profonde et cela entraîne une plus grande prolifération des algues. Le temps de séjour est plus important.


Dans notre cas, pour des raisons de facilité de mise en œuvre et de maintenance, nous nous limiterons à l'étude du lagunage calme.

 







Fonctionnement

On associe généralement 3 lagunes en série pour traiter la pollution : la première, qui couvre la moitié de la superficie totale, assure la majeure partie de la dépollution, les deux autres servent de traitement de finition avant rejet dans le milieu naturel. Le principe de la dépollution est l'oxydation des matières polluantes sous l'action conjuguée de l'oxygène de l'atmosphère, des algues et de la microflore présente. La dégradation se fait selon le schéma suivant:

La transformation par voie aérobie des substances entrantes peut se modéliser comme suit :

On peut observer une stratification en oxygène dans la lagune qui va déterminer l'activité microbienne mise en jeu :

 

 

Dimensionnement

La charge polluante (en accord avec les valeurs fixées de pollution entrante) nous donne une estimation large de la surface de la lagune. En considérant qu'il faut de 10 à 20 m2 de surface de lagune par Equivalent-Habitant, on peut estimer la surface nécessaire au traitement comprise entre 10 000 et 20 000 m2 (environ 1100 EH). Il faut se rendre compte que ces valeurs doivent être pondérées par le fait que les seules données accessibles pour cette estimation sont celles utilisées en Europe. On peut supposer, au vue de la faible quantité d'eau disponible pour la population du camp et de l'utilisation qui en est faite, que l'estimation faible (10 000 m2) sera dans notre cas une surestimation de la surface nécessaire.

Nous nous sommes placés dans le cas d'une lagune calme qui ne nécessite donc pas d'élément d'aération et s'avère plus facile à gérer. Elle s'applique particulièrement bien aux températures élevées. Son abattement est de 70 % pour la Demande Chimique en Oxygène (DCO) et de 80 % pour les Matières En Suspension (MES) au bout de deux jours. 

Les formules utilisées pour le dimensionnement sont les suivantes:

    

avec S : surface (m2)

Q : débit (m3/jour)

x0: concentration en substrat en entrée (kg de DBO/m3)

Cs: charge organique superficielle limite d'une lagune (kg de DBO/m2/jour)

 

avec V: volume (m3)

t : temps de séjour

 

 

calcul de la surface de la lagune:
Le débit à traiter est très faible (200 m3/jour) et l'on s'est fixé comme valeur de concentration en DBO (x0) de 350 mg/L (valeur pour un léger surdimensionnement). La charge organique superficielle limite de la lagune est extrapolée à partir de la littérature : Cs= 0.25 kg de DBO/m2/j. Il faut respecter le signe de l'inégalité de sorte à avoir conjointement les processus de dégradation aérobie et anaérobie.

AN: 


S > 280 m2

calcul du volume:
Il n'y a pas de données pour accéder au temps de séjour dans le cas du lagunage anaérobie : on le fixe de manière empirique. Nous avons pris comme valeur
t =  60 jours, en tenant compte de la pollution moindre de l'effluent et en le surévaluant (sécurité). L'ordre de grandeur est respecté mais les conditions atmosphériques locales devraient assurer une dépollution efficace en moins de temps. Toutefois, le temps de séjour en lagunage étant difficilement maîtrisable, nous l'avons légèrement surévalué.

AN: 


V = 12 000 m3

calcul de la profondeur:

AN: 
On se fixe une surface de 10 000 m (un hectare).


H =  1.2 m
2

 

Remarques

Les travaux de génie civil inhérents à ce type de traitement sont importants : 


L'injection des eaux usées se fait par le fond des bassins et dans la partie centrale de la lagune. Les orifices de distribution sont multiples et toujours noyés.
Les lagunes assurent un rendement en dépollution de l'ordre de 80 à 90 % et plus particulièrement un taux d'élimination de l'azote d'environ 30 %.

Un entretien régulier est cependant nécessaire afin d'assurer un bon fonctionnement de la lagune :

Le coût est faible comparé à une filière de traitement classique (entre 20 et 50 % du coût d'une station d'épuration) ; il est plus lié aux travaux de génie civil (terrassement) que cette technique nécessite qu'au fonctionnement à proprement parler (4 % du coût équivalent pour une station).

De plus, les boues récupérées peuvent être valorisées comme amendement agricole (maraîchage,...).

Dans notre cas, il n'est pas nécessaire de faire trois lagunes en série (faible pollution et faible surface), si ce n'est dans le cadre d'une gestion des sols dans le camp de réfugiés.



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