Laguny nebo mokřadu je přírodní technika pro čištění vody založené déseutrophisation . Principem je znovu vytvořit „nárazníkové“ prostředí nebo nádrže, ve kterých bude procházet odpad nebo znečištěná voda, než budou vypuštěny do přírodního prostředí . Fenomény samočištění vody ( ekosystémová služba ) se tak provádějí v těchto povodích, na malé nebo velké ploše, čímž se chrání zbytek přírodního prostředí (jezero, řeka) před škodlivými důsledky znečištění a negativními účinky některých samočisticí jevy. (degradace organické hmoty aerobními mikroorganismy vede k poklesu hladiny rozpuštěného kyslíku, který může udusit makrofaunu a vodní mikroflóru ).
Lagunování spočívá ve vytvoření pomalého gravitačního toku odpadu nebo znečištěné vody v několika retenčních nádržích nebo mělkém nárazníkovém médiu, čímž se v případě potřeby eliminuje riziko infiltrace do podzemních vod. Za tímto účelem mohou být nádrže vodotěsné umístěním syntetické geomembrány nebo vzácněji vrstvou zhutněné hlíny.
Stejně jako v každé společné čistírně odpadních vod je použitá voda obecně předčištěna sítem (odstraňování hrubého pevného odpadu, jako jsou lahve, větve atd.) A případně odmašťovačem / odstraňovačem písku (dekantér a dmychadlo, dimenzované pro rychlý výstup) rychlosti a umožnění usazování písku a flotace tuků).
Laguna částečně funguje jako přírodní mokřad , protože oceňuje ekosystémové služby poskytované druhy, které v přírodě přirozeně recyklují živiny a pomáhají redukovat a čistit organické a minerální látky v suspenzi, čistit je a zlepšovat podmínky. Místní termohygrometrika prostřednictvím odpařování a evapotranspirace . Umožňuje adsorpci a / nebo biodegradaci a biokoncentraci určitých znečišťujících látek (je možné fytoremediaci ) a infiltraci čistší vody do půdy. Reguluje průtoky a snižuje množství vody přímo vypouštěné do hydrografické sítě. Ve velmi slunečných povodích hraje důležitou roli také sluneční fotodegradace.
První povodí jsou povodí mikroorganismů, kde se organická hmota obsažená v odpadní vodě biodegraduje . Sluneční UV záření může také přispět k degradaci některé syntetické molekuly nebo přírodní toxické.
Voda poté prochází mělčími rybníky, které se používají k úpravě dusíku (obvykle přeměněného na dusičnany během odbourávání organické hmoty mikroorganismy) a fosforu . Fotosyntézy podporuje rozvoj mikrofyt (planktonu, řasy), která spotřebovávají dusík a fosfor.
Je možné optimalizovat fungování laguny tím, že ji zasadíte do třetí zóny (terciární laguna někdy nazývaná také „zóna vegetačního odpadu“ ) makrofytů ( kosatce , rákosí , rákosí atd.). Ty zajišťují dodatečné okysličení sedimentů a absorbují některé minerální prvky vyplývající z odbourávání organické hmoty pro jejich růst. Toto prostředí napodobuje močál a může obsahovat stromy (vrby, olše přizpůsobené vodě); slouží jako dokončovací ošetření na výstupu z procesu intenzivního aktivovaného kalu, aby se zpřesnil výkon ošetření v případech, kdy je to nutné (přítomnost klasifikovaných míst nebo citlivých oblastí, výkon požadovaný pro parametr fosforu nebo pro patogenní mikroorganismy ). Voda vycházející z tohoto systému vyhovuje normám směrnice 91-271 z21. května 1999týkající se parametrů čištění: COD, BOD, MeS, Pt, Nk atd. Ekologický zájem může mít i terciární lagunování (První laguny pro čištění byly obecně obdélníkové, ale přirozenější a krajinářské formy jsou stále častější; dobře do toho zapadají - tzv. přístupy cirkulární ekonomiky (rákosové postele lze sklízet, stejně jako stromy, případně pomocí metod střídání dřevin s krátkou rotací .
Provoz laguny lze také optimalizovat instalací vodních míchadel nebo provzdušňovačů do prvních nádrží, což podporuje recirkulaci vody. V tomto případě mluvíme o vysoce výkonném lagunování nebo provzdušňovaném lagunování.
Tato technika má tu vlastnost, že vyžadují velkou povrchovou plochu 12 m 2 / PE (obyvatel ekvivalent) vody v průměru, což je důvod, proč se připisuje na rozsáhlý majetek. Doba pobytu musí být dlouhá (minimálně 30 dní nebo i více). Kaly soustředěné na dně a zasahující do biologie systému by měly být odstraněny až po přibližně 5 až 10 letech.
Laguna může plně čistit odpadní vodu pro malé komunity řádově od 100 do 1 000 ekvivalentů obyvatel, ale některá středně velká města, jako je Rochefort nebo Mèze, tento proces zavedly, i když to vyžaduje rozvoj velkých ploch.
Nádrže mohou být vyrobeny z jílovité půdy, opatřené násypy se sklonem jedné třetiny. Ochrana proti infiltraci do podzemních vod je někdy nutná, dna a náspy je poté nutné ucpat nebo chránit umělou hydroizolační vrstvou.
Výzkum : Ve Francii má v Bègles (Gironde) za cíl projekt „Biotrytis“ ( 1 775 000 EUR po dobu 3 let), který spravuje Irstea, porovnat a zlepšit účinnost různých typů vegetačních odpadních oblastí nebo ZRV (příkopů, luk, mokrých lesů) na odstranit živiny z vody, včetně dusíku a fosforu, a mikropolutantů, jako jsou pesticidy a zbytky léčiv (bude hledáno 250 mikropolutantů).
Aby systém fungoval co nejlépe, je nutné provádět týdenní čištění předúpravy, pravidelné sekání okolí a monitorování celé stanice.
Aby se zabránilo kontaminaci vody, je makrofyty třeba sekat se každoročně na podzim. Je to jedna z hlavních stanic údržby lagunových stanic.
Rovněž je nutné plánovat každých 5 až 10 let odstranění kalu nahromaděného na dně laguny: jedná se o čisticí operaci . Jsou možné dvě techniky. První, nejčastěji používaná, spočívá v vyprázdnění laguny a následném seškrábání sedimentů, například pomocí stavebního stroje. Vyžaduje však instalaci obtoku odpadní vody během doby škrábání. Druhá, neinvazivní, spočívá v čerpání kalu vorem, který se pohybuje na povrchu laguny. Tato metoda nevyžaduje úpravu obvyklého fungování laguny.
V Rochefortu je po otevření Kunheimu v roce 2016 druhá největší lagunová stanice v Evropě . Nachází se na okraji Charente . Na povodí této stanice každoročně přistávají tisíce ptáků. Cílem tohoto ekologického čisticího centra je také čištění odpadních vod z města Rochefort procesem lagunování. Po prvním fyzikálním ošetření rozděleném do 4 fází podstoupí usazená voda biologické ošetření. Spočívá v cirkulaci vody v několika lagunách, které jsou okysličeny působením větru a slunce.
Tři povodí stanice slouží také jako místa odpočinku pro vodní ptáky a představují nádherné zásobárny potravy ve všech ročních obdobích. Tak pochards , lysky a potápky těžit z hojnosti planktonu a klid místa.
Jakmile jsou dokončeny tři fáze předčištění, je voda odváděna do první přírodní lagunové pánve. Existují různé typy povodí a v závislosti na zatížení znečišťující látkou rozlišujeme:
Jedná se o lagunu, která podporuje růst vodních mikroorganismů (směs mikrofytů), jako jsou řasy a heterotrofy, které degradují organickou hmotu přítomnou ve vodě. Jeho hloubka nesmí překročit 2 metry, aby byly zachovány aerobní podmínky; na druhé straně jeho objem závisí hlavně na odhadu přijatého průtoku odpadní vody.
Okysličování média je udržováno, aby se podpořilo odbourávání znečištění odpadních vod a organických látek přítomných ve vodě, provzdušňovacími členy, které rovněž zajišťují promíchání média.
Dimenzování umyvadlaVzorce pro dimenzování těchto pánví jsou:
1) V = Q × Ts
s
V: objem ( m 3 )
Otázka: Průtok ( m 3 / den )
Ts: délka pobytu (dny)
2) S = Q × x 0 / Cs
s:
S = plocha ( m 2 )
x 0 : koncentrace vstupního substrátu (kg BSK / m 3 s BOD = biologická spotřeba kyslíku)
Cs: omezení povrchového organického zatížení laguny (kg BSK / m 2 / den)
3) Nyní lze odvodit hodnotu výšky nádrže:
H = V / S
H: výška (m)
Po příjezdu do druhého poolu se fytoplankton (poolovaný mikrofyt) vyvíjí a produkuje O2. Cílem je eliminace patogenních mikroorganismů.
Jeho hloubka může dosáhnout až 5 metrů, aby podpořila růst anaerobních organismů, což vede k velkému množení řas. [2]
V mikrofytových lagunách jsou přítomnými rostlinami malé řasy a fytoplankton, které hrají stejnou roli jako makrofyty, ale pro malou hmotu. Toto čištění je založeno na symbióze mezi řasami a bakteriemi.
Zooplankton se vyvíjí ve třetí přirozené povodí laguny (povodí makrofytu). Živí se fytoplanktonem ze staré pánve [3] .
Makrofyty jsou rostliny, které lze pozorovat pouhým okem, s velmi proměnlivými vlastnostmi, ponořené nebo vynořené, s kořeny nebo bez nich.
S vědomím, že v této fázi je zatížení znečišťující látkou sníženo a aby paprsky, které upravují vodu, procházely různými hloubkami, je nutné mít menší plochy a hloubky, abychom vyhověli našim potřebám.
Organismy účastnící se procesů čištění, zejména bakterie a řasy, se klasifikují podle své aktivity na heterotrofní organismy a autotrofní organismy.
První povodí je laguna mikrofytů, kde se nacházejí bakterie a mikroskopické řasy. Mineralizaci rozpustné organické hmoty v suspenzi zajišťují aerobní bakterie, které ji transformují na vodu, oxid uhličitý , dusičnany a fosfáty . Tyto jednoduché sloučeniny budou asimilovány řasami, které díky slunečnímu záření provádějí fotosyntézu, aby zajistily svůj metabolismus a uvolnily kyslík nezbytný pro život aerobních bakterií v laguně. Organická hmota sedimentující na dně pánve (usazující se) je odbourávána anaerobními bakteriemi podle procesu anaerobní fermentace, který produkuje mineralizaci kalu a plynné emise (dusík) fixované pro některé řasami. Voda zůstává v nádrži na mikrofyt asi 50 dní.
Makrofytové laguny jsou nejčastěji druhou a třetí pánví (pokud jsou tři). Kromě toho existují makroskopické řasy a vodní rostliny schopné absorbovat anorganické látky, zejména minerální formy dusíku a fosforu , amonné soli , dusičnany , o-fosfáty, a zvyšovat je. Vodní rostliny také fixují minerální soli pro svůj růst, takže se vyvíjejí mikroorganismy, které se živí samotnými rostlinami. Vzhled zooplanktonu ( dafnie , kyklop atd.) Zlepšuje filtraci vody. Tím se vytvářejí potravní řetězce mezi bakteriemi, fytoplanktonem , zooplanktonem a rostlinami. Vody zůstávají v tomto typu laguny asi 40 dní.
Laguna je umístěna na úrovni D z hlediska dopadu vypouštění na přijímající prostředí v souladu s následujícími minimálními množstvími:
Existuje také velká účinnost při snižování koncentrací fenolů , uhlovodíků , detergentů a hnojiv ve vodě opouštějící lagunu. Dlouhé vystavení vody ultrafialovým paprskům ze slunce umožňuje v létě podstatně snížit počet patogenních činitelů (bakterie, viry a paraziti atd.), Což ospravedlňuje zájem sektoru, pokud se provádí vypouštění upravené vody v přírodním koupališti.
Výkon 20 W / m 3 umožňuje, aby veškerý kal zůstal v suspenzi a aby byl transportován s odpadní vodou. Pokud se plánuje recyklace kalu ze sekundárního usazování, pak se jedná o zařízení s aktivovaným kalem s dlouhou dobou provzdušňování.
Nejběžnější je smíšené lagunování. Poté je dostatečný výkon 3 až 4 W / m 3 pro cirkulaci a zásobení veškeré vody kyslíkem. Ale v tomto případě se kal usazuje na dně a působí na živiny přivedené zpět nad něj, jako fixovaný kal, s aerobním biologickým působením, analogickým s biologickým filmem stékajícího filtru. Nejmenšího výkonu lze dosáhnout použitím pomalých oběžných kol s velkým průměrem, které mají vynikající směšovací kapacitu. Existují také nové solární turbíny, které umožňují zcela vyloučit spotřebu energie ze sítě. Tímto způsobem existují laguny, které nejsou připojeny k síti, ale které mají výhody provzdušněných lagun.
Přírodní lagunování jako metoda čištění vody se doporučuje pro stanice s kapacitou 250 až 1 500 ekv. (Může se však vyskytovat od 100 do 2 000 ekv.). Provzdušňování laguny se doporučuje od 400 do 2 000 ekv. (Lze jej však vidět od 200 do 3 000 ekv.).
Přírodní lagunování má oproti tradičním metodám mnoho výhod:
Již v roce 1901 vytvořilo město San Antonio v Texasu umělé jezero o rozloze 275 hektarů určené k čištění odpadních vod. Ve 20. letech 20. století se lagunování široce rozvíjelo po celém světě, zejména ve Spojených státech , Kanadě , Austrálii , Švédsku a Francii , kde se používalo již po staletí, ale jeho optimalizace a vědecké měření výkonu se datují až od začátku XX th století , se například studie profesora Albert Calmette v Lille (foto-cons).
V roce 1960 byla v Kalifornii postavena první vysoce výnosná laguna; šlo o intenzivní pěstování řas. V současné době existují ekologické čistírny odpadních vod ve více než 50 zemích po celém světě a jejich počet každým dnem stoupá.