Dans les stations, les traitements varient selon la nature des eaux usées et de la sensibilité à la pollution du milieu récepteur. Ils nécessitent des étapes successives faisant appel à des procédés physiques, chimiques, physico-chimiques et biologiques.

Les principales étapes :

• Le dégrillage : à l’arrivée dans la station, les eaux usées passent à travers des grilles qui retiennent les déchets solides les plus grossiers (papiers, matières plastiques…). Il s’agit d’une simple étape de séparation physique.

• Le dessablage : il permet d’ôter le sable et les graviers des eaux usées, qui se déposent au fond d’un bassin où ils sont récupérés

• Le déshuilage et dégraissage : l’injection de bulles d’air permet de faire remonter les huiles et les graisses en surface d’où elles sont éliminées

• La coagulation/floculation/décantation : ce traitement physico-chimique permet d’éliminer une forte proportion des matières en suspension. Pour faciliter le dépôt des particules dans le fond du bassin, l’étape de décantation peut être couplée à deux autres étapes :
- La coagulation : des sels de fer ou d’aluminium sont ajoutés à l’eau afin de réduire les forces électrostatiques de répulsion entre les particules et permettre ainsi leur coagulation ;
- La floculation : l’eau est lentement brassée, permettant ainsi aux particules de s’agglomérer et de former des amas de plus et plus gros. Leur masse élevée leur permet ensuite de se déposer plus rapidement dans le fond du bassin sous l'effet de la gravité.

• Le traitement biologique : le cœur du traitement consiste à faire dégrader les matières organiques dissoutes par des bactéries naturellement présentes dans ces eaux. Des dispositifs d’aération permettent d’insuffler de l’oxygène aux bactéries qui se développent en se nourrissant des matières organiques.

Quelques exemples de techniques de traitement biologique :
Les boues activées : ce procédé imite l’épuration naturelle observée dans les cours d’eau, en l’intensifiant : l’eau, dans laquelle on insuffle de l‘air, est brassée pour faire se multiplier rapidement les microorganismes épurateurs, qui évoluent librement dans les eaux sales. Les bactéries ainsi sollicitées sont ensuite séparées de l’eau par décantation.
Le lagunage : ce procédé, plus rustique, revient à laisser faire la nature, en exposant les eaux usées à la lumière du soleil dans une série de bassins de faible profondeur. Les microalgues vivant dans ces eaux s’y développent. Elles dégagent ainsi de l’oxygène qui, ajouté à celui qui s’échange entre l’air et l’eau permet aux bactéries épuratrices de vite se reproduire.
Les biofiltres : ce procédé s’inspire de l’épuration naturelle opérée par les sols : l’eau usée passe à travers une couche formée de petites billes sur lesquelles les microorganismes épuratoires de cette eau affectionnent de se fixer. Le système est aéré artificiellement

• La clarification : elle permet de séparer par décantation l’eau des bactéries qui forment des boues. Les eaux clarifiées sont acheminées vers une canalisation de sortie tandis que les boues sont évacuées vers la filière de traitement des boues.

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