DOSSIER GENERALITES SUR LA FILTRATION – 5ème partie

Les organismes vivants et leur rôle dans le traitement des eaux usées

Les organismes vivants sont utilisés par l’Homme comme agents de dépollution et de production. Les micro-organismes et leurs voies métaboliques variées permettent de « faire tourner » les cycles de la matière. La nature assure ainsi un important phénomène de recyclage de l’élément carbone et de l’élément azote.

L’Homme a appris à exploiter les capacités de ces micro-organismes vivants et à les adapter à ses besoins.

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DOSSIER GENERALITES SUR LA FILTRATION – 4ème partie

LES TRAITEMENTS ÉPURATOIRES DANS LES STATIONS D’ÉPURATION…et l’AQUARIOPHILIE !

Ces traitements, en général assez peu connus, sont une chaîne de 4 phases qui peuvent être effectuées de différentes manières. Toutes les installations d’assainissement des eaux usées reposent sur tout ou partie de cette chaîne. Les explications ci-dessous sont aussi générales que possible.

Prétraitement

Les installations d’assainissement des eaux usées assurent toujours un prétraitement. Il s’agit de retirer mécaniquement les éléments les plus accessibles.

 => Transposé au milieu aquariophile, c’est typiquement ce qui se fait avec :

  • le “peigne” de la colonne d’eau d’un filtre extérieur à décantation

ou

  • la crépine d’un filtre interne ou extérieur

 

Les étapes du prétraitement. 

Le dégrillage retient les solides de taille importante. Il y en a deux, un grossier pour les objets volumineux et un autre plus fin (environ 10 à 20 mm). A savoir, les déchets, appelés « refus de dégrillage » sont soit incinérés, soit envoyés en décharge. En aquariophilie, ces déchets sont éliminés par le lavage des masses filtrantes !

Vient ensuite le dessablage qui permet d’éliminer des solides fins grâce à leur poids sans prendre encore le temps d’une décantation. On fait passer l’eau dans un canal à une vitesse modérée pour que le sable et les graviers tombent au fond. Ceux-ci peuvent être réutilisés ou mis en décharge selon la qualité du lavage auquel ils seront soumis.

Le déshuilage/dégraissage consiste à enlever les matières flottantes en surface. L’injection de bulles aide à séparer les matières grasses de l’eau. On parle de déshuilage pour une séparation liquide – liquide et de dégraissage pour une séparation solide – liquide. Les matières ainsi recueillies seront incinérées ou mises en décharge, elles auraient nuit au traitement biologique.

Ce qui se fait à l’échelle d’une station d’épuration ne peut pas vraiment être reproduit, étape par étape dans les filtres de nos aquarium : ces opérations ne sont “distinctes” et différentiables mais elles sont toutes accomplies lors du passage de l’eau dans le filtre.

 

Traitement primaire (sans ajout de réactifs) ou physico-chimique (avec ajout de réactifs)

Ce traitement consiste en la séparation des matières insolubles, par une décantation assistée ou non par des ajouts de réactifs. Il se produit la même chose à grande échelle que dans le bécher des photos ci-contre : les matières en suspension (MES) coulent. Plus elles sont fines et plus c’est long, d’où l’ajout de réactifs pour accélérer le processus.

On utilise l’une ou l’autre méthode selon le type d’installation : le traitement primaire pour les techniques extensives et le traitement physico-chimique pour les techniques intensives. Cette dernière est plus chère et plus efficace.

Les MES plus lourdes que l’eau tombent au fond.

Il faut plutôt éviter d’avoir recours à cette méthode qui fait appel à des traitements chimiques.  Certains fournisseurs proposent pourtant des “compléments” pour la filtration qui seront utilisés en cas exceptionnels et avec précaution.

Généralement ces produits sont connus sous l’appellation de “Conditionneurs d’eau”.

 La liste est longue et le coût d’emploi de ces produit est très variable !

 

Les réactions du traitement physico-chimique :

On provoque la coagulation avec des sels métalliques (Fe3+, Al3+). Ils ont des charges positives et se lient aux particules à charges négatives. Cela forme des particules un peu plus grosses et surtout neutres, qui vont donc arrêter de se repousser les unes les autres.

=> Cette démarche ne peut etre effectuée en aquarium : c’est un circuit fermé et un lieu de vie.

Ensuite, la floculation consiste à ajouter des polymères qui vont jouer le rôle de colle entre les éléments tellement petits qu’ils ne pouvaient pas couler assez vite.

A la fin de cette étape, on obtient des boues primaires ou des boues physico-chimiques, voir des boues mixtes si la station utilise les deux méthodes.

=> En aquarium, il faudra rechercher la réalisation d’une floculation naturelle grâce à une circulation maîtrisée de la vitesse de l’eau.

Plusieurs facteurs entrent en compte :

a. La température

b. La vitesse d’agitation et le temps de floculation : Le temps de floculation paramètre évolue de la même manière que la vitesse d’agitation. Il faut une durée suffisamment importante pour que toutes les particules se rencontrent et puisse s’agglomérer, mais pas trop grande non plus pour éviter le phénomène inverse, et la remise en suspension de ces particules.

c. Le pH

d. La dose de coagulant : Ce facteur ne doit pas être pris en compte dans un aquarium.

 

Traitement secondaire (épuration biologique)

Cette phase vise en particulier les éléments eutrophisants comme l’azote et le phosphore, sans oublier le carbone, constituant de base des matières organiques. On reproduit artificiellement ou non le phénomène naturel d’autoépuration de l’eau grâce à des bactéries.

La présence de mauvaises bactéries (ou l’absence des bonnes souches) peut provoquer notamment :

  • Un faible rendement biogaz du digesteur anaérobie
  • Une mauvaise floculation et sédimentation
  • Un excès de bactéries filamenteuses
  • Un excès en phosphore
  • Un faible rendement d’élimination de l’azote (NH4, NO3)
  • La production d’odeurs désagréables
  • Un excès de consommation de réactifs chimiques
  • Dans un digesteur anaérobie, une production de mousses

Il y a généralement trois façons de rétablir un bon traitement. Premièrement, en modifiant les réglages d’exploitation, et en attendant que les bonnes souches colonisent à nouveau le milieu. Deuxièmement, en éliminant complètement les micro-organismes en place lorsque la première solution n’a pas fonctionné. Attention, cette méthode est peu recommandée, car la biomasse mettra encore plusieurs jours à se développer, donc l’eau ne sera pas correctement traitée pendant cette période.

La troisième solution consiste à injecter des bactéries spécialement sélectionnées, cultivées et multipliés, pour qu’elles reprennent l’avantage sur les bactéries indésirables présentes dans le milieu.

C’est la présence des différents polluants qui favorise le développement des bactéries adaptées à leur dégradation.

Certaines sont aérobies, c’est-à-dire qu’elles ont besoin d’oxygène pour vivre et remplir leur tâche, donc pour accélérer le processus, on peut aérer l’eau. On utilise aussi des bactéries anaérobies (qui n’ont pas besoin d’oxygène) pour certaines réactions.

Les disques biologiques sont placés en série sur des axes en rotation lente, partiellement immergés pour être aussi en contact avec l’air.

Les disques biologiques sont placés en série sur des axes en rotation lente, partiellement immergés pour être aussi en contact avec l’air.

Il y a deux types de méthodes

  • Les cultures libres, où les bactéries évoluent librement dans l’eau, par exemple les boues activées ou le lagunage,
  • Les cultures fixes, où les bactéries sont fixées sur un support, par exemple les disques biologiques, les filtres à sable ou les lits bactériens.

Dans les lits bactériens, les pores de la pouzzolane servent de refuges aux bactéries épuratrices.

Il y a aussi des cultures fixées sur des supports fins, par exemple les filtres à sable biologiques.

 

Le lagunage naturel (aérobie)

Le rayonnement solaire est la source d’énergie qui permet la production de matière viva

nte par les chaînes alimentaires aquatiques (chaînes trophiques).

L’épuration des effluents est réalisée essentiellement par des bactéries aérobies dont l’oxygénation est assurée par l’action chlorophyllienne de végétaux qui participent aussi à la synthèse directe de la matière organique.

 

Le lagunage aéré

Contrairement au lagunage naturel où l’oxygène est fourni par la photosynthèse et le transfert à l’interface eau/atmosphère, dans le cas du lagunage aéré l’oxygène est produit artificiellement (aérateurs mécaniques, insufflation d’air…).

A la différence des “boues activées”, il n’y a pas de recirculation de la culture bactérienne. C’est donc un procédé intermédiaire entre le lagunage naturel et les procédés biologiques traditionnels.

Le traitement se compose de deux types de lagunes :

  • Lagune d’aération

et

  • Lagune de décantation.

 

Le lagunage anaérobie

Les lagunes « anaérobies » sont des bassins assez profonds où la dégradation a lieu en l’absence d’oxygène. Pour garantir cette condition la profondeur du bassin doit être de l’ordre de 2,5 à 5 m. L’eau n’est ni aérée ni agitée ni chauffée. La dégradation anaérobie produit du CO2 et du méthane. Ces lagunes permettent une première réduction importante (jusqu’à 60%) des eaux usées.

Dans ces lagunes, le rendement d’épuration escompté dépend essentiellement du développement d’une fermentation méthanique. Il n’est de ce fait applicable que sur des effluents à fortes concentrations et, le plus souvent, à titre de prétraitement avant un deuxième stade d’épuration de type aérobie.

La BIOMASSE : L’énergie de demain ?

Les principes fondamentaux de ce système d’épuration sont surtout utilisés en climat tropical.

Le lagunage à haut rendement : C’est une technique particulière où l’épuration des eaux usées est obtenue grâce à une production algale particulièrement intensive. Dès sa création, le lagunage à haut rendement a été considéré non seulement comme une technique d’épuration des eaux usées, mais aussi comme un procédé de production d’une biomasse algale d’intérêt alimentaire, permettant donc une valorisation des eaux usées des villes et des industries agroalimentaires. Le lagunage à haut rendement offre aujourd’hui certainement le plus grand potentiel de développement biotechnologique basé sur les micro-algues.

Le traitement secondaire s’achève par une dernière décantation, on récupère alors les boues essentiellement composées de bactéries. Dans le cas des boues activées, une partie de ces boues de décantation est remise en amont pour apporter la population de bactéries nécessaires dans les cuves d’aération.

Les phases de traitement primaire et secondaire produisent des boues d’épuration à très forte teneur en eau. Après un traitement visant pour l’essentiel à baisser leur teneur en eau et à stabiliser les boues primaires (par fermentation ou par compostage), les boues d’épuration liquides, pâteuses, solides ou sèches sont envoyées à leur destination finale : l’épandage agricole, la mise en décharge ou l’incinération.

La pouzzolane est une roche volcanique. La pouzzolane est un excellent support de filtration polyvalent puisqu’elle assure à la fois une fonction mécanique et biologique. Son principal intérêt, c’est de ne jamais devoir la remplacer alors que les mousses usagées doivent être rincées et changées à périodicité régulière.

La lagune anaérobie peut être utilisée pour traiter les effluents résiduaires urbains ou industriels. La pollution décantable des effluents urbains forme des boues qui sont peu à peu digérées par voie ana­érobie (minéralisation de la matière organique et dégagement de CO2, CH4 et H2S). Il est utilisé en traitement primaire pour éliminer la partie organique décantable des effluents urbains et la pollution organique soluble facilement assimilable des effluents résiduaires industriels (surtout agro-alimentaire).

Du fait des processus de fermentation anaérobie mis en jeu, ce procédé n’est applicable que pour des effluents relativement concentrés (domestiques et industriels) et n’est efficace qu’à partir d’une température de 15 °C et optimale au-delà de 25 °C.

Les risques de nuisances olfactives existent dès que les concentrations en sulfates dépassent quelques dizaines de mg · L–1 (une concentration de 100 mg · L–1 doit être considérée comme haute). Des solutions de couverture des bassins avec ou sans récupération du biogaz sont développées pour éliminer ces nuisances.

Le lagunage anaérobie est envisageable dans des sites suffisamment isolées et sous des conditions climatiques favorables de type méditerranéennes à tropicales.

=> En aquariophilie, cette technique est difficilement applicable, en revanche, elle peut s’appliquer dans le cadre d’un bassin extérieur.

 

Traitement tertiaire (traitement complémentaire ou affinage)

Le traitement tertiaire consiste essentiellement en une désinfection de l’eau juste avant rejet, parfois aussi en un affinage préalable du traitement précédent. Il est effectué de manière très variable, allant d’un simple ajout d’eau de javel ou de chlore justement dosé à un passage sous des lampes à UV.

Certains encore utilisent de l’ozone (un gaz fabriqué sur place car il est instable), d’autres stockent l’eau dans des bassins peu profonds favorisant l’action du soleil.

=> En aquariophilie, ces opérations ne sont pas réalisables…malheureusement !

…on ne peut retenir que l’emploi d’une lampe à ultraviolet !

C’est une méthode douce et naturelle qui n’utilise aucun produit chimique. Les UVs détruisent les bactéries et micro-organismes qui résident dans l’eau. Ils empêchent leur prolifération et vous offrent une eau dépourvue de risques microbiens. Souvent, la filtration par UV est utilisée dans le traitement de l’eau de pluie.

En effet, l’eau peut être propice à la prolifération des micro-organismes. Cette eau peut également contenir les déjections de certains être-vivants. Cela peut être nocif et provoquer une couleur et odeur étrange de l’eau.

Pour que ce traitement soit possible, il faut que la qualité de l’eau soit compatible pour laisser passer les rayons UV. Les principaux paramètres à prendre en compte sont au nombre de sept.

Il faut évaluer :

  • la transmittance de l’eau, c’est la transparence de l’eau face au rayonnement UV émis à 254 nm,
  • la couleur, plus une eau sera claire, plus le rayonnement UV pourra la traverser,
  • sa turbidité, plus elle sera faible, moins le rayonnement UV émis sera freiné ou détourné de son chemin,
  • la teneur en fer et en manganèse de l’eau, qui sont des sels métalliques pouvant précipiter sur les gaines protectrices des lampes,
  • la teneur en matières organiques, qui peut absorber la lumière UV à 254 nm
  • le caractère plus ou moins entartrant de l’eau.

Pour que le système soit efficace, il doit être en fonctionnement en continu mais sur une courte période de 48/72 H par exemple.

Une stérilisation complète de l’eau n’est pas souhaitable car l’eau doit rester biologiquement active. La simple diminution du nombre des cellules nuisibles (germes, bactéries, virus..) est tout à fait acceptable et suffisante. Les bactéries sont très utiles dans les processus de décomposition, c’est une des raisons pour lesquelles on n’emploiera pas ces appareils de façon continue et permanente dans les aquariums.

Un usage intensif et continu pourra également faire perdre aux poissons leur pouvoir de résistance aux infections bactériennes.

DOSSIER GENERALITES SUR LA FILTRATION – 3ème partie

Les différents types de filtration

Les différentes formes de filtration présentent des avantages mais aussi quelques inconvénients. Il est donc indispensable de faire un tour d’horizon avant de se décider.

Lors de la construction d’une pièce d’eau ou de la mise en place d’un aquarium, le choix de la technique pour filtrer le bassin/aquarium est crucial et déterminant.

La filtration peut être réalisée en mode « pompée » ou « gravitaire » et suivant ce qui sera fait, le choix retenu conditionnera l’architecture de l’installation.

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DOSSIER GENERALITES SUR LA FILTRATION – 2ème partie

Principes généraux de la filtration & mécanismes de filtration

Quelques rappels & définitions sur les mécanismes de filtration

Pour bien appréhender ce qu’est la filtration au sein des microcosmes que sont les aquariums et les bassins, un rappel théorique est nécessaire. En la matière, je pense que reprendre ce qui se fait à échelle plus grande en ce qui concerne de traitement de l’eau courante est certainement la meilleure approche qui puisse être faite sur ce sujet :

Ce qui est valable pour filtrer notre eau de consommation sera aussi valable pour la filtration de nos bacs.

 

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DOSSIER : La FILTRATION – 1ère partie

Généralités & Histoire

Préambule

Avant d’introduire un poisson dans son aquarium ou tout autre organisme vivant, l’eau qui est son milieu naturel est le premier facteur dont il faut s’inquiéter. Source de vie, terrain d’évolution….cette eau circulera en milieu fermé à la différence des biotopes d’origine de nos protégés et aura par conséquence vite fait de se transformer d’un milieu de vie en le plus sordide égout si l’aquariophile n’y prend pas garde.

 A cet état de fait, il n’existe qu’une solution pour gérer la qualité de l’eau de l’aquarium : La FILTRATION

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Un combiné “AIRLIFT + EXSHAUSTEUR” pour filtre à gouttière

Quand on connait les performances d’un AIRLIFT normal et ses limites pour faire remonter de l’eau à plusieurs centimètres au dessus du niveau d’eau, on se pose la question de savoir s’il est possible d’alimenter un filtre aquaponique ou à gouttière avec un système pompage normal AIRLIFT.

Le problème est simple à résoudre : il faut une pompe qui remonte l’eau à 7-8 cm au dessus du niveau d’eau de l’aquarium pour alimenter le filtre à gouttière qui fonctionne par gravitation. La combinaison d’un AIRLIFT normal avec un EXHAUSTEUR peut permettre de traiter cette difficulté.

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Pre-Filtre à grille 300 microns de bassin…détourné pour aquarium

Il y a beaucoup à apprendre du “monde du bassin” et surtout de ses adeptes passionnés qui, conne tous les aquariophiles sont aussi des bricoleurs invétérés pour la grande majorité. En effet, rapporté à l’échelle d’un bassin, par rapport à un aquarium, le matériel devient vite très coûteux et le recours aux astuces diverses et autres idées de génie est souvent une nécessité.

Donc, quand on tombe sur un aquariophile qui possède un grand bac et aussi un bassin à KOI, il ne faut pas s’étonner d’une certaines alchimie des deux passions : Voilà ce que cela peut donner…..

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Les filtres à décantation

Souvent, des posts sont faits pour demander à la communauté du forum comment chacun s’y est pris pour faire son filtre à décantation, en particulier quand il s’agit de grands volumes. Il n’existe pas de “prototype” à l’état pur, ce qui vous est proposé dans les lignes qui suivent est le fruit de l’expérience et du bricolage de chacun d’entre vous.

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L’Aquaponie – 3éme partie – La mise en pratique du filtre aquaponique et un bricolage “maison”

La mise en pratique du filtre aquaponique et mon bricolage

Partant de l’article présenté dans le forum  [Rubrique « Généralités » : Aquaponie], j’ai aussitôt voulu mettre en application le procédé sur l’un de mes aquariums. Je m’étais bien essayé à un bricolage rapide avec une jardinière récupérée dans le jardin et posée vite-fait sur l’aquarium, ce procédé, aussi convainquant et efficace qu’il puisse être était insuffisant. Il fallait dont passer à la vitesse supérieure et bricoler quelque chose de plus performant et « percutant ».

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L’Aquaponie – Généralités – 1ère partie

Inutile de rechercher la capitale de ce pays, pas la peine d’étudier une carte du monde ou un planisphère, vous ne trouverez pas !

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