L'aération dans le traitement des eaux usées

Les matières organiques éliminées au cours du traitement biologique contiennent des quantités importantes d'énergie sous forme chimique pouvant être utilisées pour optimiser les processus de traitement. Grâce aux connaissances et aux technologies actuelles, nous pouvons réellement créer des usines auto-consommatrices voire même productrices d’énergie.

L’aération est un processus important d’une station d’épuration, et c’est celle qui consomme le plus d’énergie. Son optimisation est donc une étape essentielle dans la création d’installation économes et productrices d’énergie.

Qu’est-ce que l’aération ?

L'aération consiste à ajouter de l'air à un liquide ou à une substance. L'aération de l'eau signifie donc l'ajout d'oxygène à l'eau ou l'augmentation de sa saturation en oxygène. Il existe différentes techniques.

Les méthodes d'aération les plus courantes sont la chute d'eau ou l’adjonction artificielle d'air. Les aérateurs à chute d’eau oxygènent l’eau via des buses pour augmenter la surface de contact et ainsi améliorer l’absorption d’oxygène. L’adjonction d’air, en revanche, pompent l’air et l’injecte directement dans l’eau. Cela crée de minuscules bulles d’air se propageant dans l’eau et augmente ainsi la surface d’échange [1].

Biodégradation 

Le procédé d'élimination des contaminants tels que le phosphore, l'azote et les matières organiques comprend généralement des étapes de traitement mécanique, biologique et chimique.

La plupart des systèmes de traitement biologique des eaux usées ont recours à l'aération. Le traitement biologique utilise des micro-organismes naturels pour éliminer les contaminants. En ajoutant de l'air à l'eau, l’oxygène fourni favorise la biodégradation aérobie des matières organiques. La biodégradation serait un processus extrêmement lent si le niveau d'oxygène n’était pas suffisant. À l’inverse, une oxygénation trop importante peut entraîner une émission d’oxyde d’azote N2O, un gaz plus puissant et plus nocif pour l'environnement que le CO2. C’est pourquoi, il est important d’avoir un processus précis d’aération [2].

Traitement des composés inorganiques

Par ailleurs, l’aération est également utilisée pour réduire les niveaux de dioxyde de carbone, d’ammoniaque, de sulfure d’hydrogène et d’autres éléments pouvant être traité par oxydation comme le fer et le manganèse. Même si les composés organosulfurés ne sont pas forcément nocifs, ils peuvent entrainer une mauvaise odeur et un goût à l’eau. Il est donc recommandé de les éliminer. Pour ce faire, l’eau est saturée d’azote et d’oxygène, jusqu’à atteindre l'équilibre atmosphérique. Cela élimine presque complètement le CO2, le sulfure d'hydrogène et l’ammoniaque. L’aération peut être une alternative à l’utilisation du chlore. En effet, elle peut éliminer efficacement de petites quantités de composés organosulfurés. Le fer et le sulfure d'hydrogène peuvent être oxydés et converti de fer ferreux en fer ferrique et le sulfure d'hydrogène réduit en soufre atomique. Ces composés peuvent ainsi être plus facilement extrait de l'eau [1].

Une régulation précise est importante

Dans une station d’épuration, l'aération est l'activité qui consomme le plus d'énergie et ce processus représente en général jusqu'à 50% de la consommation totale de l'usine [3].

En raison de cette consommation élevée, l'aération est considérée comme une étape essentielle. Un système d'aération bien conçu a une influence directe sur l'efficacité énergétique et sur les coûts de fonctionnement. Le contrôle du processus d’aération ne réduit pas seulement la consommation d’énergie utilisée, il peut également réduire les émissions de CO2. Cependant, comme déjà mentionné, les mesures visant à réduire la consommation d'énergie peuvent générer des émissions de N2O si le processus n'est pas contrôlé correctement. Il est donc important de disposer d’une régulation précise, non seulement pour réaliser des économies, mais également pour préserver l’environnement.