Biofilms et épuration des eaux usées (STEP)

Microbiologie & immunologie · Master 2

Boues activées et biofilms : élimination de la matière organique, de l'azote et du phosphore.

Introduction

Les stations d'épuration (STEP) s'appuient sur des communautés microbiennes, floculées en boues activées ou fixées sous forme de biofilms sur des supports. Un biofilm est une communauté de microorganismes inclus dans une matrice de substances polymériques extracellulaires (EPS), plus tolérante aux stress et aux biocides.

Le traitement biologique élimine la matière organique (DBO), l'azote (nitrification en bassin aéré puis dénitrification en zone anoxique) et le phosphore (bactéries accumulatrices de polyphosphates). En Suisse, l'Ordonnance sur la protection des eaux (OEaux) fixe des exigences de rejet, et un traitement des micropolluants est introduit dans des STEP prioritaires depuis la révision de la loi sur la protection des eaux (2016).

Ce deck couvre les procédés, les microorganismes et les enjeux (bulking, résistance aux antibiotiques).

Objectifs d'apprentissage

Décrire la structure d'un biofilm
Expliquer le procédé de boues activées
Décrire l'élimination biologique de N et P
Identifier les problèmes d'exploitation

Concepts clés

Biofilm: Communauté microbienne adhérant à une surface dans une matrice d'EPS.
Boues activées: Flocs bactériens maintenus en suspension et aérés pour dégrader la matière organique.
Élimination biologique du phosphore: Les PAO stockent du polyphosphate en conditions aérobies après une phase anaérobie.
Micropolluants: Résidus de médicaments, pesticides et produits d'usage courant éliminés par ozone ou charbon actif.

Conclusion

Les biofilms et boues activées exploitent la diversité microbienne pour protéger les eaux. Leur gestion requiert une bonne connaissance de la physiologie des communautés.

Les micropolluants constituent le prochain défi.

Cartes

De quoi se compose la matrice d'un biofilm ?: D'EPS : polysaccharides, protéines, ADN extracellulaire.
Pourquoi les biofilms résistent-ils aux antibiotiques ?: Diffusion limitée, cellules à croissance lente, persistantes.
Que mesure la DBO5 ?: La demande biochimique en oxygène sur 5 jours.
Principe des boues activées ?: Aération d'un mélange eaux usées et flocs bactériens puis décantation et recirculation.
Où a lieu la dénitrification ?: En zone anoxique (bassin non aéré).
Que sont les PAO ?: Bactéries accumulatrices de polyphosphates.
Qu'est-ce que le bulking ?: Prolifération de bactéries filamenteuses entraînant une mauvaise décantation.
Quel traitement élimine les micropolluants ?: L'ozonation ou le charbon actif en poudre/granulé.
Quel texte suisse régit les rejets ?: L'Ordonnance sur la protection des eaux (OEaux).

Glossaire

EPS: Substances polymériques extracellulaires du biofilm.
Flocs: Agrégats bactériens des boues activées.
DCO: Demande chimique en oxygène.
PAO: Organismes accumulateurs de phosphore.
Âge des boues: Temps de séjour moyen des boues.
Quorum sensing: Communication par molécules signal en fonction de la densité.