Le lagunage est une technique biologique d’épuration des eaux usées, où le traitement est assuré par une combinaison de procédés aérobies et anaérobies impliquant un large éventail de microorganismes (essentiellement des algues et des bactéries). Les mécanismes épuratoires et les microorganismes qui y participent sont fondamentalement les mêmes que ceux responsables du phénomène d’autoépuration des lacs et des rivières (Pearson, 2005).

Le lagunage consiste en une succession de bassins (minimum 2) peu profonds et généralement rectangulaires. L'eau s'écoule gravitairement de lagune en lagune. Dans un système de lagunage, la surface et la profondeur des bassins influencent le type de traitement (aérobie ou anaérobie) et confèrent un rôle particulier à chaque bassin. L'action naturelle du soleil, qui fournit chaleur et lumière, favorise une croissance rapide des microorganismes aérobies et anaérobies qui consomment la DBO. Le processus épuratoire qui s'établit dans une lagune est particulièrement intéressant car c'est un phénomène vivant, un cycle naturel qui se déroule continuellement.

Les systèmes de lagunage sont faciles à construire, peu coûteux, tolérants et performants.

Faciles à construire : l'excavation du sol représente le gros du travail. La mise en place de traitements préliminaires, l'installation des conduites d'entrée et de sortie et la protection des remblais ne font appel qu'à des notions de base du génie civil. Si le terrain est perméable, il peut également s'avérer indispensable de poser un revêtement étanche sur le fond de chaque bassin.

Peu coûteux : la simplicité du lagunage explique les faibles coûts de la technique. Il n'y a pas besoin d'équipement électromécanique et la consommation annuelle d'électricité est nulle voire très faible. Les opérations de maintenance peuvent en général être accomplies par une main oeuvre peu qualifiée. Le coût d'un système de lagunage varie essentiellement en fonction du prix du terrain et de la nature du sol.

Tolérants : les lagunes sont capables de d'absorber de soudaines variations de charges organiques et hydrauliques.

Performants : Cette technique offre de bon rendements épuratoires. Elle permet en général de diminuer la DBO de 90%, l'azote de 70-90% et le phosphore de 30-50%. Par rapport aux autres techniques existantes, le lagunage se distingue par son efficacité dans l'élimination des pathogènes. Il n'est pas rare qu'un système de lagunage correctement dimensionné abaisse le nombre de bactéries fécales d'un facteur 10⁵.

Types de lagunes

On rencontre trois types de bassins : les bassins anaérobies, les bassins facultatifs et les bassins de maturation. Le but premier des bassins anaérobies et facultatifs est d'éliminer la DBO; quant aux bassins de maturation, leur but est d'éliminer les pathogènes.

Les bassins anaérobies sont très utilisés pour recevoir des eaux usées très chargées en matières organiques et contenant de grandes quantités de solides en suspension. Comme son nom l'indique, un bassin anaérobie est un bassin dépourvu d'oxygène dissout et qui ne contient pas (ou très peu) d'algues. Les bassins facultatifs et de maturation possèdent de grandes populations d'algues qui jouent un rôle important dans le traitement. Les bassins facultatifs peuvent se subdiviser en deux grandes catégories : les bassins facultatifs primaires et les bassins facultatifs secondaires. Les primaires reçoivent directement l'eau usée brute, alors que les secondaires reçoivent un effluent décanté (généralement l'effluent d'un bassin anaérobie).

Ces trois types de bassins sont arrangés en série, plusieurs séries peuvent également fonctionner en parallèle. Classiquement, ces séries se composent d'un bassin facultatif primaire suivi d'un ou plusieurs bassins de maturation, ou bien d'un bassin anaérobie suivi d'un bassin facultatif secondaire et finissant par un ou plusieurs bassins de maturation. De telles séries sont très avantageuses, elles permettent aux différents bassins d'accomplir leur différentes fonctions au sein du traitement et elles produisent un effluent de grande qualité.

Schéma d’une coupe transversale d’un système classique de lagunage. La partie à l’entrée du bassin anaérobie est plus profonde pour permettre une meilleure accumulation des boues sur une petite surface

Avantages et inconvénients

Le lagunage est fortement dépendant des conditions climatiques (essentiellement de la température) et la qualité des rejets peut donc varier selon les saisons. L’emprise au sol est de 10 à 15m² par équivalent habitant. Les coûts d’investissement sont non seulement dépendants du prix du terrain mais aussi de la nature du sol. Sur un sol perméable, il sera indispensable d’ajouter un revêtement imperméable et dans ce cas, l’investissement peut s’avérer onéreux voire difficilement abordable. Malgré ces défauts, le lagunage reste une technique efficace (également pour l’azote, le phosphore et germes pathogènes) bon marché, ne nécessitant pas de construction en dur (génie civil simple) et s’intégrant parfaitement au paysage (BERLAND et al, 2001). De plus, aucun apport d’énergie n’est requis si le terrain est en pente.