Lagunage
Le lagunage est une technique naturelle d’épuration des eaux basée sur l’eutrophisation, considérée comme une filtration naturelle par des micro-organismes, des algues et des plantes aquatiques.
Cela consiste à établir un écoulement lent par gravité des eaux polluées dans plusieurs bassins de rétention (3 à 5) peu profond en éliminant le risque d’infiltration dans les eaux souterraines. Cette technique présente la caractéristique de nécessiter une surface importante, entre 15 et 20 m², voilà pourquoi on lui attribue la propriété " extensive ». Le temps de séjour doit être élevé (minimum 30 jours, voire plus). Les boues se concentrant sur le fond et intervenant dans la biologie du système ne doivent être évacuées qu'après quelques 5 à 10 années.
Les lagunes sont généralement construites sous forme de bassins de terre, pourvus de talus ayant une pente d'un tiers. Si une protection contre l'infiltration dans les eaux souterraines est nécessaire, les fonds et les remblais doivent être colmatés. Elles sont généralement rectangulaires.
On distingue le lagunage non aéré qui est une technique anaérobie et le lagunage aéré qui appartiennent aux techniques aérobies. La profondeur des bassins varie de 0,5m à 1,5m sans aération artificielle (lagunage naturel) et de 2,5m à 3m avec une aération artificielle.
Le lagunage non aéré est utilisé pour diminuer la teneur en substances organiques d'eaux résiduaires brutes ou clarifiées mécaniquement (décantation primaire).Sans aération ni brassages artificiels l’oxygène provient des trois phénomènes suivants :
- dissolution de l’oxygène de l’air dans l’eau par contact à la surface,
- production d’oxygène par les algues photosynthétiques,
- (apport par mélange avec des eaux saturées en oxygène).
Le lagunage aéré est utilisé pour l'épuration biologique des substances organiques non décantées et non dissoutes contenues dans les eaux résiduaires pré-épurées mécaniquement dans des étangs de décantation ou par un autre procédé. De plus, l’aération artificielle permet :
- d’améliorer l’absorption, la distribution et l’utilisation de l’oxygène,
- une répartition plus homogène des matières polluantes et des micro-organismes dans la lagune,
- plus d’indépendance vis à vis des facteurs naturels non maîtrisables (température, vent, apports photosynthétiques,…) en ayant la possibilité de contrôler l’apport d’oxygène et le rendement d’épuration.
La condition la plus importante, pour l'épuration des eaux résiduaires dans les lagunes, est que le contenu de ces dernières ne soit à aucun moment en putréfaction. Il est souvent nécessaire de procéder à des pré-traitements sur l’eau avant de l’amener vers les bassins de lagunage (dégrillage, tamisage, dessablage et déshuilage).
Les organismes participant aux processus d'épuration, en particulier les bactéries et les algues, sont classés selon leur activité en organismes hétérotrophes et organismes autotrophes.
Le premier bassin est la lagune à microphytes où l’on trouve les bactéries et les algues microscopiques. La minéralisation de la matière organique soluble en suspension est assurée par les bactéries aérobies, elles la transforment en eau, gaz carbonique, nitrates et phosphates. Ces composés simples vont être assimilés par les algues qui grâce à la lumière du soleil vont effectuer la photosynthèse pour assurer leur métabolisme et libérer de l’oxygène essentiel pour la vie des bactéries aérobie dans la lagune. La matière organique sédimentant au fond des bassins (décantation) est dégradée par les bactéries anaérobies selon le processus de fermentation anaérobie produisant la minéralisation des boues et des dégagements gazeux (azoté) fixés pour certain par les algues. Les eaux restent environ 50 jours dans le bassin à microphytes.
Les lagunes à macrophytes constituent le plus souvent le deuxième et le troisième bassin (s’il y en a trois). Il y vit en plus des algues macroscopiques et des plantes aquatiques capables d’absorber des substances inorganiques notamment les formes minérales de l’azote et du phosphore, l’ammonium, le nitrate, l’o-phosphate et de les mettre en valeur. Elles permettent ainsi la réduction des engrais. Les plantes aquatiques fixent également les sels minéraux pour leur croissance, il se développe alors des micro-organisme qui se nourrissent des plantes elles-même. L’apparition de zooplancton (daphnie, cyclopes,…) permet d’améliorer la filtration de l’eau. Il s’établit ainsi des chaînes alimentaires entre les bactéries, le phytoplancton, le zooplancton et les végétaux. Les eaux restent environ 40 jours dans ce type de lagune.
Le lagunage est placé au niveau D en matière d’impact des rejets sur le milieu récepteur, en accord avec les quantités minimales suivantes :
- matières en suspension totales (MES) : 120 mg/l
- demande chimique en oxygène (DCO) : 120 mg/l.
- demande biologique en oxygène en 5 jours (DBO5) : 40mg/l.
On constate aussi une grande efficacité sur la réduction des concentrations en phénols, hydrocarbures, détergents et engrais dans les eaux en sortit de lagunage. La longue exposition des eaux aux rayon ultra-violet du soleil permet de réduire considérablement le nombre d’agent pathogène pouvant être des bactéries, des virus et des parasites.
Une puissance de 20 W/m³ permet que l'ensemble des boues reste en suspension et soit transporté avec l'effluent. Si un recyclage des boues provenant de la décantation secondaire est prévu, l'installation est alors une installation à boues activées avec de grandes durées d'aération.
Le plus répandu est le lagunage mixte. Une puissance de 3 à 4 W/m³ suffit alors pour faire circuler et alimenter en oxygène la totalité de l'eau. Mais dans ce cas, la boue se dépose au fond et agit sur les matières nutritives ramenées au-dessus d'elle, comme une boue fixe, avec action biologique aérobie, analogue au film biologique du lit bactérien.
D’autres avantages de cette technique sont les faibles coût d’investissements et de fonctionnement, la bonne intégration paysagère et la valorisation aquacole et agricole de la biomasse produite.
Certains inconvénients apparaissent avec l’imperméabilisation du sol, le risque d’odeur, les grandes pollutions ponctuelles, les grandes pollutions chimiques, la variation saisonnière de la qualité d’eau en sortie et veiller à ne pas atteindre l’état de putréfaction.
Le lagunage naturel comme procédé d’épuration des eaux est conseillé pour des stations ayant une capacité de 250 à 1500 Eq/Hab (mais peut se rencontrer de 100 à 2000 Eq/Hab). Le lagunage aéré est conseillé de 400 à 2000 Eq/Hab (mais peut se voir de 200 à 3000 Eq/Hab).