Station d'épuration de Rosny-sur-Seine : essai de désoxygénation-réoxygénation

L'essai de désoxygénation-réoxygnation à la station de Rosny-sur-Seine

La station de traitement de Rosny-sur-Seine vient de se doter d'un nouveau bassin.
Avant sa mise en eau définitive, il est indispensable de procéder à un essai de désoxygénation-réoxygénation pour confirmer le bon fonctionnement des installations situées en fond de bassin. Cette validation a été confiée au CEREMA - antenne d'Ile-de-France. Les 4 vidéos suivantes présentent respectivement:

• Principe de fonctionnement de la station d'épuration de Rosny-sur-Seine
• Principe de traitement d’une station d’épuration
• Déroulement de l’essai de désoxygénation – réoxygénation
• Analyse des échantillons par la méthode de Winkler

Principe de fonctionnement de la station d'épuration de Rosny-sur-Seine

Résumé : Magalie Denis responsable de la station d’épuration de Rosny-sur-Seine pour Veolia. L’installation traite les eaux de la communauté d’agglomération de Mantes-en-Yvelines. Cette station n’était plus aux normes en matière de traitement de l’azote et du phosphore. Un chantier de remise à niveau a été engagé en 2009. Il a comporté 3 phases: prétraitement : dégrillage – désablage – déshuillage mise en contact dans un bassin d’aération des boues des bactéries et de l’air clarification séparation des boues de l’eau avant rejet La décantation se fait dans les ouvrages de clarification. On laisse décanter le mélange pour récupérer les boues en fond d’ouvrage qui sont ensuite traitées par incinération. Dans le bassin biologique qui fait l’objet de l'essai conduit par Claude Rollin du CEREMA , il n’y a pas de décantation; au contraire le but du bassin est de laisser en suspension et en mélange infini l’eau préretraitée et les bactéries. La mission confiée au CEREMA est de valider les capacités d’agitation et les capacité d’aération de cet ouvrage.

Principe de traitement d’une station d’épuration

Résumé : Claude Rollin du CEREMA présente le principe d’une station d’épuration à boues activées. La pollution des eaux usées domestiques est essentiellement de type organique. La partie sèche de cette pollution est ainsi composée d’environ : 75% de substances carbonées, 20% de substances azotées et 4% de substances phosphorées. L’ensemble de cette pollution constitue un mélange de particules solides en suspension et d’éléments solubles en solution. La décantation et/ou la filtration permettent d’éliminer l’essentiel des particules en suspension mais sont totalement inefficaces pour tout ce qui est en solution. Dans le bassin d’aération, on crée des conditions d’aération qui permettent aux bactéries (boue activée) de transformer la pollution qui est en solution. La pollution carbonée est facilement éliminée par oxydation il suffit juste de fournir suffisamment d’oxygène et d’avoir un temps de séjour dans le bassin d’aération d’au moins 6 heures pour permettre aux bactéries de se multiplier et de faire le travail. Pour la pollution azotée c’est plus compliqué car il faut impérativement respecter le cycle de l’azote. L’azote arrive dans la station sous forme « azote + hydrogène » pour développer des bactéries qui peuvent transformer « l’azote + hydrogène » en « azote + oxygène » (nitrates) il faut multiplier par quatre le temps de séjour dans le bassin d’aération. Le dispositif d’aération doit donc être beaucoup plus performant puisqu’il y aura aussi 4 fois plus de bactéries dans le bassin. Les nitrates ainsi formés peuvent ensuite d’être éliminés par des bactéries spécifiques qui, lorsqu’il n’y a plus d’oxygène dissous dans l’eau, peuvent utiliser l’oxygène des nitrates pour oxyder la pollution carbonée qui rentre dans la station. Il ne reste donc plus que l’azote qui est un gaz, il repart dans l’atmosphère. Pour que cette dernière étape puisse fonctionner il faut impérativement que les bactéries soient dans des conditions d’anoxie c’est à dire qu’il n’y a plus d’oxygène dissous dans l’eau. Pour avoir un traitement complet de la pollution carbonée et azotée il faut donc avoir un dispositif d’aération très performant car il faut fournir la quantité d’oxygène nécessaire pour maintenir la boues activée en vie, éliminer la pollution carbonée et nitrifier en un minimum de temps de façon à pourvoir dégager des périodes sans aération suffisamment longues pour pouvoir dénitrifier. Au final la pollution carbonée et azotée soluble qui rentre dans la station se trouve ainsi transformée en bactéries et donc des particules en suspension qui seront éliminées par décantation et de l’azote gazeux qui repart dans l’atmosphère.

Déroulement de l’essai de désoxygénation – réoxygénation

Résumé : Claude Rollin du CEREMA nous présente cet essai. L’essai d’oxygénation est une mesure contractuelle qui doit être réalisée avant la mise en service de la station d’épuration, il a pour but de vérifier que les performances du dispositif d’aération sont conformes aux performances annoncées par le constructeur. Cet essai, régi par la norme NF EN 122255-15 d’avril 2004, est réalisé en eau claire (eau potable; eau de nappe dont la conductivité <3000µS/cm). Il consiste à mesurer la vitesse de réoxygénation de l’ensemble de la masse d’eau contenue dans le bassin d’aération qui à été préalablement désoxygénée. Avant la réalisation de l’essai il est recommandé d’éprouver le dispositif d’aération par une séquence d’aération de plusieurs heures en continu. La mesure de l’oxygène dissous doit être effectuée avec au moins 4 oxymètres pour des bassins de moins de 1000m3 et au moins 1 de plus par tranche de 1000m3 supplémentaire. Les sondes doivent être installées dans la mesure du possible en dehors du panache de diffusion des bulles et elles doivent être représentatives de la zone du bassin dans laquelle elles sont positionnées. Le déroulement de l’essai est le suivant : Installation des sondes et « mise en chauffe » des oxymètres. Mesure de la concentration à saturation en oxygène après plus d’une heure d’aération en continu par dosage chimique (Méthode de Winkler), de la conductivité électrique et de la pression atmosphérique. Étalonnage de chacun des oxymètres sur cette valeur de saturation et dans les conditions d’agitation de chacune des sondes. Vérification du point zéro de chacun des oxymètres en immergeant les sondes dans une solution d’eau totalement désoxygénée. Repositionnement des sondes dans le bassin d’aération (toujours aéré) et vérification que les oxymètres sont toujours bien réglés par rapport à la valeur à saturation. Injection d’un catalyseur facilitant les réactions de transfert de l’oxygène dissous (chlorure de cobalt à raison de 3 g/m3 d’eau) Vérification que tous les oxymètres sont stables et que l’essai peut commencer. Arrêt de l’aération et maintien ou mise en marche du dispositif d’agitation selon le process. Désoxygénation de l’ensemble de la masse d’eau au sulfite de sodium (injection au droit de l’agitation à raison de 150 g/m3 ). Ce produit doit être injecté sans excès au rythme d’environ 1 sac de 25 kg/mn. Après l’injection du dernier sac de sulfite de sodium il faut maintenir l’agitation sans aération pendant un temps suffisamment long pour que le mélange soit parfaitement homogène dans l’ensemble du bassin. Dans le cas d’un chenal d’aération, ce laps de temps peut être mis à profit pour mesurer les vitesses de circulation des effluents hors période d’aération. Cet essai est également contractuel. Vérification que tous les oxymètres indiquent bien qu’il n’y a plus d’oxygène dissous. Relevé de la température de l’eau au niveau de chacune des sondes. Remise en marche du dispositif d’aération et arrêt ou maintien de l’agitation selon le process. Les quantités de sulfite de sodium étant très excédentaires, l’absence d’oxygène dissous perdure encore pendant quelques minutes ce qui permet de parfaire l’homogénéisation des réactifs. Lorsque les valeurs d’oxygène commencent à remonter, il faut noter les valeurs à pas de temps régulier. Au début, la re-oxygénation est rapide et 1 relevé toutes les 30s est souvent nécessaire. Au bout de quelques minutes la vitesse de re-oxygénation diminue et on peut espacer les relevés. La durée totale de la re-oxygénation jusqu’au retour à la saturation est d’environ 1 heure. L’essai est maintenu jusqu’à ce que tous les oxymètres indiquent des valeurs stables. Relevé de la température de l’eau au niveau de chacune des sondes. Le calcul de l’Apport Horaire en oxygène standard est effectué pour chacun des oxymètres en fonction de la concentration qu’ils indiquent en fin d’essai. Le calcul de l’Apport Spécifique Brut standard est effectué avec uniquement la consommation énergétique de l’ensemble du dispositif du process d’aération, mesure de préférence au niveau du compteur EDF, surtout si celui ci est distant de l’armoire de commande.

Dosage de l'oxygène dissous par la méthode iodométrique de Winkler

Résumé : Cette méthode est la méthode de référence pour le dosage de l’oxygène dans les eaux (ISO 5813). Le principe est de former dans le flacon un précipité d’hydroxyde de manganèse qui va réagir avec l’oxygène dissous. L’acidification (1) du précipité formé libère l’iode qui sera ensuite dosé avec du thiosulfate de potassium. Le prélèvement est effectué dans un flacon à col rodé de 125 ml, rempli à raz bord. L’ensemble des réactions chimiques est effectué dans le même flacon que celui du prélèvement en prenant soin de jamais y réintroduire d’air. Ce dosage est facile à réaliser sur le terrain car les volumes des réactifs que l’on introduit dans chacun des flacons ne nécessitent pas une grande précision puisque se sont toujours des « quantités suffisantes pour », Seul le dosage final et la prise d’essai de 100 ml sont importants. Pour avoir une meilleure précision et pour palier aux conditions de terrain qui ne sont pas toujours favorables cet essai est toujours réalisé en 4 exemplaires. (1) l’utilisation d’acide sulfurique concentré sur le terrain n’est pas recommandée, on peut le remplacer par de l’acide chlorhydrique concentré, auquel cas il faut également remplacer le sulfate de manganèse par du chlorure de manganèse.

Le créateur de cet article est Jean-Michel Tanguy Note : d'autres personnes peuvent avoir contribué au contenu de cet article, [Consultez l'historique]. Pour d'autres articles de cet auteur, voir ici. Pour un aperçu des contributions de cet auteur, voir ici.

Le créateur de cet article est Claude Rollin Note : d'autres personnes peuvent avoir contribué au contenu de cet article, [Consultez l'historique]. Pour d'autres articles de cet auteur, voir ici. Pour un aperçu des contributions de cet auteur, voir ici.