LES CLES DU DIMENSIONNEMENT
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Présentation des systèmes alternatifs en eaux usées > Lagunage
PRINCIPE
Une station de lagunage est une succession de bassins de rétention peu profonds dans lesquels l’eau s’écoule lentement par gravité. Dans chacun de ces bassins, stagne une tranche d’eau où évolue un écosystème particulier. Cette technique permet essentiellement de s’appuyer sur une association biologique couvrant toute une chaîne alimentaire, à savoir ; les bactéries aérobies, les bactéries anaérobies, les algues ou phytoplancton et le zooplancton dans certains cas. Cette chaîne de dépollution se résume à une décantation des particules solides, à la filtration des effluents à travers la végétation, à la minéralisation aérobie et éventuellement la dégradation anaérobie de la matière organique ainsi que l’utilisation des nutriments produits par la végétation et l’action germicide du rayonnement solaire ainsi que l’aptitude à dégrader certaines molécules, en particulier les hydrocarbures.
La technique du lagunage est particulièrement bien adaptée aux petites communes rurales où de grandes surfaces sont disponibles. Pour assurer une bonne fiabilité de fonctionnement, on dispose généralement trois bassins en série ; le premier étant beaucoup plus grand que les autres car il s’agit d’un lieu de décantation plus important.
Coupe transversale d'un système classique de lagunage
On distingue deux grandes familles de lagunage : le lagunage naturel et le lagunage aéré.
Remarque : Même si elle contient des végétaux aquatiques, la lagune est à différencier des filtres plantés de roseaux. Son processus d'épuration repose sur un équilibre complexe entre bactéries libres aérobies et algues, qui apportent l'oxygène par photosynthèse.
Lagunage naturel
Le principe de fonctionnement repose sur une dégradation aérobie biologique de la phase dissoute par les bactéries libres, l’oxygène étant fourni par les algues, en période diurne, grâce aux mécanismes naturels de la photosynthèse.
La tranche d'eau supérieure est exposée à la lumière et cela permet l'apparition d'algues qui produisent l'oxygène nécessaire au développement des bactéries aérobies. Le gaz carbonique formé par les bactéries ainsi que les sels minéraux contenus dans les eaux usées permettent aux algues (microphytes) de se multiplier. En fond de bassin, les bactéries anaérobies dégradent les sédiments issus de la décantation de la matière organique. Cette dégradation entraîne un dégagement de gaz carbonique et de méthane. En fait, l'épuration repose sur la présence équilibrée de bactéries aérobies en culture libre et d'algues.
Il existe trois grands types de lagunage naturel suivant la profondeur des bassins, leur nombre et leur mode de fonctionnement.
| Type | Profondeur des bassins | Appréciation des techniques |
|---|---|---|
| Lagunage à microphytes | > 1 m | Système éliminant mal l’azote et favorisant l’eutrophisation |
| Lagunage à macrophytes | 0.30 – 0.50 m | Système valable requérant une surveillance régulière (faucardage et exportation des végétaux coupés) pour éviter l’envasement et l’eutrophisation |
| Lagunage mixte microphytes/macrophytes | 1 m (1er bassin) 0.30 – 0.50 m (autres bassins) |
Technique simple et efficace |
| TYPES DE LAGUANGE NATUREL | ||
Lagunage aéré
Ces lagunes sont aérées par un brassage mécanique, ce qui permet de réduire leur taille. Dans l'étage d'aération, les eaux usées sont dégradées par des micro-organismes qui consomment et assimilent les nutriments. Le principe de base est le même que celui des boues activées avec une densité de bactéries faible et l'absence de recirculation. L'oxygénation est assurée par un aérateur de surface ou une insufflation d'air. Dans l'étage de décantation, assuré principalement par une ou deux simples lagunes, les matières en suspensions (amas de micro organismes et de particules piégées) s'agglomèrent lentement sous forme de boues. Ces dernières doivent être régulièrement extraites. Le lagunage aéré est donc une technique d'épuration biologique par culture libre avec un apport artificiel d'oxygène.
Lagunage naturel à Gommersdorf (à gauche) et lagunage aéré (à droite)
EFFICACITE
Le lagunage est parfois considéré comme peu efficace. Ce jugement est dû aux mauvaises conditions dans lesquelles cette technique a souvent été utilisée : absence d’entretien, dimensionnement parfois hasardeux des ouvrages… Or, le lagunage est un excellent procédé si on le met correctement en oeuvre et si on entretient correctement les différents éléments. Cette technique offre de bons rendements épuratoires. Elle permet en général de diminuer la DBO de 90%, l'azote de 70-90% et le phosphore de 30-50%. Par rapport aux autres techniques existantes, le lagunage se distingue par son efficacité dans l'élimination des pathogènes.
ENTRETIEN ET COUTS
Outre l’entretien des systèmes de prétraitement et des abords (fauchage des berges), il est nécessaire de procéder au faucardage des macrophytes avant l’hiver et de curer les bassins à microphytes tous les 7 à 10 ans pour remédier à l’accumulation des boues.
AVANTAGES ET INCONVENIENTS
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
|
Très bonne intégration paysagère Excellente élimination de la pollution microbiologique Faibles coûts d'investissement Entretien facile et économique Valorisations aquacole et agricole de la biomasse planctonique produite et des effluents épurés Boues de curage stables (sauf celles en tête du premier bassin) avec une fréquence de curage pour la zone proche de 10 à 15 ans Participe à la biodiversité (plantes, oiseaux…) Lagunage naturel adapté au réseau unitaire Lagunage aéré adapté au réseau séparatif |
Emprise importante Coûts d’investissement élevés s'il y a la nécessité d'imperméabiliser le sol Variation saisonnière de la qualité de l'eau en sortie (rendement plus faible en hiver) Maîtrise limitée de l’équilibre biologique et des processus épuratoires N'apprécie pas les grandes pollutions ponctuelles et les pollutions chimiques Risque de mauvaises odeurs si dysfonctionnement Incompatible avec une nappe haute |