La gestion des eaux résiduaires générées par l’exploitation d’un site de gestion des matières résiduelles s’avère tout un défi technique. La filière de traitement à proposer doit être adaptée selon trois aspects : les débits des différents effluents générés, la composition de chacun de ces rejets et les objectifs de rejet à atteindre. L’étude de cas ci-dessous présente une solution de filière de traitement devant gérer une « soupe » provenant de quatre effluents de nature complètement différente.
Origine et composition des effluents
Les effluents produits par l’exploitation du site de gestion des résidus solides proviennent des quatre sources suivantes : 1) un lieu d’enfouissement technique (LET) actuellement en exploitation ; 2) un lieu d’enfouissement sanitaire (LES) fermé ; 3) une plate-forme de compostage des matières résiduelles fertilisantes ; et 4) le filtrat d’un système d’épaississement de boues de fosses septiques (BFS). Évidemment, chacun de ces effluents a ses propres caractéristiques de débit et de charge. Le mélange des quatre se solde par un débit maximum quotidien d’environ 300 m3/j. La concentration en DBO5* est relativement faible, à 160 mg/L, les matières en suspension (MES) sont de l’ordre de 500 mg/L, alors que l’azote total (NTK) et l’azote ammoniacal (N-NH4+) sont respectivement de 310 mg/L et de 250 mg/L.
Les objectifs de rejet à atteindre sont les suivants :
- DBO5 tot ≤ 65 mg/L ;
- MES ≤ 35 mg/L ;
- N-NH4+ ≤ 10 mg/L ;
- Phosphore total ≤ 0,8 mg/L.
Prétraitement – égalisation et chauffage
La totalité des effluents est dirigée vers un réservoir d’égalisation existant (étang aéré) dans lequel une série de trois aérateurs de surface sont installés. Ces aérateurs permettent de maintenir l’homogénéité du mélange et d’amorcer le traitement biologique.
Un poste de pompage, muni d’une pompe verticale à turbine, est aménagé à l’extrémité de ce bassin d’égalisation et permet d’alimenter à débit contrôlé les réacteurs biologiques. Le refoulement de cette pompe est dirigé vers un échangeur de chaleur qui chauffe l’effluent à 20 ºC. Cet échangeur de chaleur est couplé soit à une bouilloire électrique, soit à un système de géothermie, selon les saisons.
Un système de dosage d’acide phosphorique est prévu en aval de l’échangeur de chaleur pour maintenir les ratios stœchiométriques en nutriments nécessaires au traitement biologique.
Traitement biologique
La technologie sélectionnée pour le traitement biologique de ces eaux résiduaires est le réacteur biologique à garnissage en suspension (RBGS). La biomasse qui se développe sur le garnissage est mise en contact avec le substrat organique, les nutriments et l’oxygène dissous grâce à une aération/agitation dans les réacteurs. La biomasse qui se détache du garnissage est évacuée au fil de l’eau. Le procédé ne nécessite pas de recirculation des boues et, par conséquent, n’exige pas de contrôle particulier du rapport aliments/micro-organismes (rapport F/M) et de l’âge des boues.
Un système d’aération, constitué de trois soufflantes alimentant une série de diffuseurs à grosses bulles, assure le transfert d’oxygène ainsi que le brassage de la phase liquide et du garnissage, ce qui favorise le détachement de la biomasse générée au cours du processus de traitement biologique.
La filière de traitement proposée permet la combinaison d’une première phase dédiée à l’élimination de la DBO5 et d’une deuxième phase de traitement dimensionné pour la nitrification. Deux trains de réacteurs biologiques installés en parallèle ont été considérés. Afin de répartir le débit de façon égale sur chacun des trains de traitement, une boîte de répartition de débit a été installée en amont des RBGS.
Un système de dosage d’alcalinité, sous forme de carbonate de sodium, permet de maintenir une concentration optimale en carbonate pour soutenir la nitrification de l’azote ammoniacal. Le dosage est effectué dans la boîte de distribution et il est contrôlé automatiquement, de façon à respecter la concentration maximale prescrite par la Loi sur la qualité de l’environnement conformément à l’autorisation délivrée, ce qui permet de contribuer à la non-toxicité de l’effluent final.
Finalement, un système d’injection d’antimousse, composé de quatre pompes doseuses, permet d’éviter la formation de mousse, produit indésirable de l’activité biologique, dans chacune des phases du RBGS.
Séparation solides/liquide
La biomasse générée lors du processus de dégradation biologique des polluants et qui se desquame du garnissage par le brassage mécanique du média est évacuée des RBGS par les deux conduites de sortie. Cette liqueur mixte est dirigée vers un flottateur à air dissous (FAD) qui permet la séparation des solides de l’effluent traité.
Trois systèmes d’injection de produits chimiques sont intégrés à la chaîne de séparation solides/liquide. Le premier système de dosage injecte un coagulant pour l’agrégation des MES en amont du FAD. Le deuxième système injecte un polymère pour la floculation des boues en amont du FAD. Finalement, le dernier système de dosage injecte de la soude caustique pour ajuster le pH de l’effluent final.
Traitement tertiaire
Étant donné qu’une portion de l’effluent global du site provient d’un système de traitement des boues de fosse septique, un système de traitement tertiaire par rayonnement aux ultra-violets complète la filière de traitement. Lorsque le système d’épaississement des BFS sera en exploitation (période estivale), les réacteurs UV seront utilisés pour inactiver les bactéries coliformes présentes dans l’effluent final.
Disposition finale des rejets liquides et solides
L’effluent final de la filière de traitement est disposé par rejet en surface dans un fossé qui est tributaire d’un petit cours d’eau. Il est également possible de diriger cet effluent vers l’ancien système de traitement des lixiviats du LES. Ce système est composé d’une série d’étangs aérés et d’un étang de polissage.
Les boues flottantes recueillies du FAD peuvent être évacuées à deux endroits selon la saison. En période estivale, les boues épaissies sont dirigées vers la cellule du LET qui est en activité. Pendant la saison hivernale, les boues sont pompées vers le réservoir de stockage des BFS, où elles sont épaissies lors de la période d’exploitation estivale.
* Demande biochimique en oxygène (soit la quantité d’oxygène consommée par les micro-organismes) sur une période de cinq jours.
