Eaux usées

Définition

Les eaux usées sont les eaux résiduaires d'une industrie ou d'une communauté, qui sont destinées à être rejetées après usage. Ces eaux ayant perdu, par leur utilisation industrielle ou domestique, leur pureté initiale, sont devenues impropres à d'autres utilisations de qualité. Les eaux usées, polluées, ne doivent pas être rejetées en masse dans le milieu naturel avant d'avoir été traitées en vue de l'élimination des polluants indésirables par passage dans une station d'épuration (souvent avec lagunage).

Des eaux usées traitées en station d'épuration :

Les eaux usées subissent un traitement par épuration dans des stations dédiées, notamment pour les boues, avec de nombreux niveaux régulés par des vannes. À un niveau domestique pour les plans d'eau accueillant des plantes aquatiques et des poissons, le traitement peut être réalisé avec une station de lagunage.

Alternatives

⭐ Voir aussi le traitement des eaux usées (article complet, ou résumé ci-dessous), les boues d'épuration et les eaux-vannes.

✅ Dans le cadre de l'aquariophilie, la communauté est l'ensemble des aquariophiles; les changements d'eau d'un aquarium produisent des eaux usées impropres à la consommation.

✅ La culture en eaux résiduaires consiste en l'intégration du traitement des eaux usées dans un élevage de poissons.

⭐ Dans un contexte individuel pour l'assainissement d'un petit bâtiment, voir l'assainissement non collectif.

Explications

Les eaux usées sont tout type d'eau dont la qualité a été affectée par l'influence anthropique. Les eaux usées comprennent les eaux usées, les eaux domestiques, les déchets urbains et les déchets industriels ou miniers éliminés, ou les eaux mélangées aux précédentes (eaux de pluie ou naturelles). Son importance est telle qu'elle nécessite des systèmes de canalisation, de traitement et d'expulsion. Son traitement nul ou inapproprié génère de graves problèmes de contamination.

✅ La FAO définit les eaux usées comme : Eau qui n'a pas de valeur immédiate pour le but pour lequel elle a été utilisée ou pour laquelle elle a été produite en raison de sa qualité, de sa quantité ou du moment où elle est disponible. Cependant, les eaux usées d'un utilisateur peuvent être utilisées pour fournir un autre utilisateur dans un autre lieu. Les eaux de refroidissement ne sont pas considérées comme des eaux usées.

Les eaux usées urbaines sont généralement conduites par des systèmes d'égouts et traitées dans des stations d'épuration pour être purifiées avant leur rejet, bien que ce ne soit pas toujours le cas dans tous les pays. Les eaux usées générées dans des zones ou des habitations sans accès à un système d'égout centralisé sont traitées au même endroit, généralement dans des fosses septiques, et plus rarement dans des champs de drainage septique, et parfois avec des biofiltres.

Que sont les eaux usées ?

Les eaux usées d'origine domestique sont également appelées eaux fécales, eaux grises ou eaux sales. Elles contiennent des résidus (organiques et particulaires) ayant été utilisés; elles constituent un déchet, quelque chose qui ne sert pas à l'utilisateur direct. Ces eaux sont dites cloacales parce qu'elles sont transportés par des égouts (du latin cloaca, égout), nom qui est généralement donné au collecteur. Dans certains réseaux d'égouts, elles se mélangent à l'eau de pluie et aux infiltrations d'eau du sol.

⭐ Dans les eaux usées, celles qui sont contaminées par des matières fécales ou de l'urine sont appelées eaux noires.

Caractéristiques des eaux usées

Toutes les eaux naturelles contiennent des quantités variables d'autres substances dans des concentrations allant de quelques mg / litre dans les eaux de pluie à environ 35 mg / litre dans l'eau de mer. À cela, il faut ajouter, dans les eaux usées, les impuretés provenant du processus de production des déchets, appelées à juste titre rejets. Les eaux usées peuvent être contaminées par des déchets urbains ou provenir de divers processus industriels.

Par son état physique on peut distinguer :

• la fraction en suspension (eau trouble).
• la fraction colloïdale.
• la fraction soluble.

La fraction colloïdale et la fraction en suspension sont regroupées dans le total des solides en suspension (TSS) avec les solides dissous totaux (TDS).

substances chimiques (composition)

Les eaux usées comprennent 99 % d'eau et 1 % de solides en suspension et en solution. Ces solides peuvent être classés comme organiques et inorganiques :

• Les solides inorganiques sont principalement composés d'azote, de phosphore, de chlorures, de sulfates, de carbonates, de bicarbonates et de certaines substances toxiques telles que l'arsenic, le cyanure, le cadmium, le chrome, le cuivre, le mercure, le plomb et le zinc.
• Les solides organiques peuvent être classés comme azotés et non azotés. Les nitrogènes, c'est-à-dire ceux qui contiennent de l'azote dans leur molécule, sont les protéines, les urées, les amines et les acides aminés. Les non azotés sont principalement la cellulose, les graisses et les savons.
• La concentration de matières organiques dans l'eau est déterminée par la DBO 5, qui mesure principalement les matières organiques carbonées, tandis que la DBO20 mesure les matières organiques carbonées et azotées, DBO2.
• Les anions et cations inorganiques et composés organiques.

Caractéristiques bactériologiques

L'une des principales raisons de traiter les eaux usées ou les eaux d'égout est l'élimination de tous les agents pathogènes d'origine humaine présents dans les excréments afin d'éviter la contamination biologique en coupant le cycle épidémiologique de transmission. Ce sont, entre autres :

• les coliformes totaux;
• les coliformes fécaux;
• les salmonelles;
• les virus.

Matière en suspension et matière dissoute

Aux fins du traitement, la grande division est entre matière en suspension et matière dissoute :

• La matière en suspension est séparée par des traitements physico-chimiques, des variantes de sédimentation et de filtration. Dans le cas de matières en suspension solides, il s'agit de séparations solide-liquide par gravité ou par filtration, et dans le cas de matières grasses, la séparation par LL est utilisée, généralement par flottation.
• La matière dissoute peut être organique, auquel cas la méthode la plus répandue est son insolubilisation en tant que matériau cellulaire (et devient un cas de séparation SL) ou inorganique, auquel cas des traitements physico-chimiques coûteux tels que l'osmose inverse devraient être utilisés.

Les différentes méthodes de traitement concernent le type de contamination : pour les matières en suspension, tant organiques que inorganiques, la sédimentation et la filtration sont utilisées dans toutes leurs variantes. Pour la matière dissoute, des traitements biologiques (parfois une oxydation chimique) sont utilisés s'il s'agit de méthodes organiques, ou de méthodes membranaires, telles que l'osmose, s'il est inorganique.

Paramètres principaux

Les paramètres caractéristiques mentionnés dans la directive européenne sont les suivants :

• la température;
• le pH (potentiel hydrogène);
• le total des solides en suspension (TSS) ou la matière organique évaluée en tant que composé organique dissous ou la demande biochimique en oxygène;
• l'azote total de Kjeldahl (NTK ou TKN);
• l'azote ammoniacal et nitrates.

Il faut également prendre en compte d'autres paramètres, tels que le phosphore total, les nitrites, les sulfures et les solides dissous.

Influences dans l'environnement de réception

La définition de la pollution selon le règlement du domaine public hydraulique est : Par "pollution", on entend au sens de la loi sur l'eau l'action et l'effet d'introduire des matériaux ou des formes d'énergie, ou d'induire dans l'eau des conditions indirectement, impliquent une altération préjudiciable de sa qualité par rapport aux utilisations ultérieures ou à sa fonction écologique.

Cela inclut :

• La décharge de substances organiques dégradables : elles entraînent une diminution de l'oxygène dissous, car les microorganismes qui dégradent la matière organique consomment de l'oxygène pour leur oxydation. Si la demande en oxygène est supérieure à l'aération résultant de la dissolution de l'oxygène atmosphérique, un cycle anaérobie peut être atteint : l'oxygène combiné est consommé plutôt que l'oxygène moléculaire, créant un environnement réducteur avec l'apparition de l'ammoniac, de l'azote et de l'hydrogène sulfuré; la réduction des sulfates en sulfures; l'eau devient sombre, avec une odeur désagréable et des germes pathogènes.
• L'incorporation de composés toxiques, organiques et inorganiques. Éliminer les organismes purificateurs ou inhiber leur développement en empêchant les réactions enzymatiques. Ils empoisonnent également plusieurs niveaux de la chaîne trophique, des microorganismes aux animaux supérieurs.
• L'incorporation de matières en suspension, ce qui réduit l'entrée de lumière et obstrue les organes respiratoires et filtrants de nombreux animaux.
• L'altération de l'équilibre salin (équilibre en sodium, calcium, etc.) et du pH.

Analyses des eaux usées

Les analyses les plus fréquentes pour les eaux usées sont la détermination des solides totaux, la détermination de la DBO (demande biologique en oxygène) et la DCO (demande chimique en oxygène).

Détermination des solides totaux

La méthode de détermination des solides totaux est :

1. Provoquez l'évaporation de 100 ml d'eau brute filtrée dans le bain-marie par ébullition.
2. Mettez le résidu dans une poêle et maintenez-le à 105 °C pendant 2 heures.
3. Passez-le au dessiccateur et laissez-le refroidir.
4. Pesez le poids Y de l'extrait séché à 105 °C.
5. Calciner dans un four à 525 ± 25 °C pendant 2 heures.
6. Laissez-le refroidir dans le dessiccateur.
7. Peser le poids Y' du résidu calciné.
8. Pratiquez les calculs.

Le poids de la fraction organique du total des solides de l'échantillon = YY', où Y est le poids des matières totales de l'échantillon et Y' le poids de la fraction minérale des matières totales de l'échantillon.

Détermination de la DBO

La demande biologique en oxygène (DBO) est un paramètre qui mesure la quantité de matière pouvant être consommée ou oxydée par des moyens biologiques contenant un échantillon liquide, dissous ou en suspension. Il est utilisé pour mesurer le degré de contamination. Il est généralement mesuré après cinq jours de réaction (DBO₅) et est exprimé en milligrammes d'oxygène diatomique par litre (mg O₂/l). La méthode d'essai repose sur la mesure de l'oxygène consommé par une population microbienne dans des conditions d'inhibition des processus photosynthétiques de production d'oxygène dans des conditions favorables au développement de micro-organismes. C'est une méthode qui constitue un moyen valable pour l'étude des phénomènes naturels de destruction des matières organiques, représentant la quantité d'oxygène consommée par les germes aérobies, afin de garantir la décomposition, dans des conditions bien définies, des matières organiques contenues dans la matière organique. l'eau à analyser.

La méthode vise à mesurer, en principe, exclusivement la concentration de polluants organiques. Cependant, l'oxydation des matières organiques n'est pas la seule cause du phénomène, mais également l'oxydation des nitrites et des sels ammoniacaux, susceptibles d'être oxydés par les bactéries en solution. Pour éviter ce fait, la N–allylthiourée est ajoutée en tant qu'inhibiteur. De plus, ils influencent les besoins en oxygène causés par les phénomènes d'assimilation et de formation de nouvelles cellules.

Détermination de la DCO

La demande chimique en oxygène (DCO) est un paramètre qui mesure la quantité de matière organique pouvant être oxydée par voie chimique dans un échantillon liquide. Il est utilisé pour mesurer le degré de contamination et est exprimé en milligrammes d'oxygène diatomique par litre (mg O₂/l). Bien que cette méthode ne vise qu'à mesurer la concentration de matière organique, elle peut subir des interférences dues à la présence de substances inorganiques susceptibles d'être oxydées (sulfures, sulfites, iodures, etc.).

La DCO est fonction des caractéristiques des matériaux présents, de leurs proportions respectives, des possibilités d'oxydation, etc. L'obtention des résultats et leur interprétation ne seront donc satisfaisantes que dans des conditions méthodologiques bien définies et strictement respectées.

Retraitement des eaux usées

Comment recycle-t-on les eaux usées ? Toutes les eaux usées doivent être traitées par assainissement pour protéger la santé publique et préserver l'environnement. Avant de traiter toute eau usée par usage domestique ou industriel, sa composition doit être connue. C'est ce qu'on appelle la caractérisation de l'eau. Cela permet de savoir quels éléments chimiques et biologiques sont présents. L'analyse fournit les informations nécessaires pour que les experts en traitement de l'eau puissent concevoir une installation adaptée à l'eau produite.

Une station d'épuration a pour fonction d'éliminer toute contamination chimique et bactériologique de l'eau pouvant être nocive pour l'homme, la flore et la faune, afin que l'eau puisse être renvoyée dans l'environnement dans des conditions appropriées. Le processus doit également être optimisé pour que l'usine ne produise pas d'odeurs désagréables pour la communauté dans laquelle elle est insérée. Une station d'épuration bien exploitée doit éliminer au moins 90 % de la matière organique et des microorganismes pathogènes qu'elle contient.

Le processus de traitement des eaux usées peut être divisé en quatre étapes : pré-traitement, primaire, secondaire et tertiaire. Certains auteurs appellent les étapes préliminaire et primaire unies comme une étape primaire.

Dans une station d'épuration conventionnelle avec assainissement écologique, l'étape primaire élimine 60 % des matières en suspension et 35 % de la DBO. L'étage secondaire, en revanche, élimine 30 % des matières en suspension et 55 % de la DBO.

⭐ La réutilisation ou le recyclage des eaux usées est la base d'une économie circulaire visant à préserver cette ressource essentielle. Elle consiste à récupérer, traiter puis stocker ces eaux afin de les employer à nouveau. Outre les traitements dits "classiques", des traitements complémentaires (par décantation, filtration, microfiltration, osmose inverse, désinfection UV...) peuvent être mis en place en fonction de la qualité de l'eau que l'on souhaite obtenir. Si la réutilisation de l'eau est essentiellement utilisée pour l'irrigation de cultures ou d'espaces verts, l'industrie et l'alimentation des nappes phréatiques, elle peut aussi être potable à nouveau.

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