Les eaux usées: Définition, origine et composition

Les eaux usées: Définition, origine et composition

Généralités sur les eaux usées – Chapitre II

1. Introduction:

Les eaux usées regroupent les eaux usées domestiques (les eaux vannes et les eaux ménagères), les eaux de ruissèlements et les effluents industriels (eaux usées des usines) (Baumont et al ; 2004).

1.1. Définition des eaux usées :

Les eaux usées sont utilisées pour des usages domestiques, industriels ou même agricole, constituant donc un effluent pollué qui sont rejetées dans un émissaire d’égout.

1.2. Origine des eaux usées :

Suivant l’origine et la qualité des substances polluantes, on distingue quatre catégories d’eaux usées :

1.2.1. Les eaux usées domestiques :

Elles proviennent des différents usages domestiques de l’eau. Elles sont constituées essentiellement d’excréments humains, des eaux ménagères de vaisselle chargées de détergents, de graisse appelées eaux grises et de toilette chargées de matières organiques azotées, phosphatées et de germes fécaux appelées eaux noires (Soufiya, 2009).

1.2.2. Les eaux usées industrielles :

Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d’une industrie à l’autre.

En plus des matières organiques, azotées ou phosphorées, elles sont très chargées en différentes substances chimiques, organiques et métalliques.

Selon leur origine industrielle elles peuvent également contenir :

• Des graisses (industries agroalimentaires, équarrissage) ;
• Des hydrocarbures (raffineries) ;
• Des acides, des bases et divers produits chimiques (industries chimiques divers, tanneries)
• Des métaux (traitements de surface, métallurgie) ;
• De l’eau chaude (circuit de refroidissement des centrales thermiques) ;
• Des matières radioactives (centrales nucléaires, traitements des déchets radioactifs).

Avant d’être rejetées dans les réseaux de collecte, les eaux usées industrielles doivent faire l’objet d’un traitement.

Elles ne sont mélangées aux eaux domestiques que lorsqu’elles ne présentent plus de danger pour les réseaux de collecte et ne perturbent pas le fonctionnement des stations d’épurations.

1.2.3 Les eaux agricoles :

L’agriculture est une source de pollution des eaux non négligeable car elle apporte les engrais et les pesticides. Elle est la cause essentielle des pollutions diffuses.

Les eaux agricoles issues de terres cultivés chargés d’engrais nitratés et phosphatés, sous une forme ionique ou en quantité telle, qu’ils ne seraient pas finalement retenus par le sol et assimilés par les plantes, conduisent par ruissèlement à un enrichissement en matières azotées ou phosphatées des nappes les plus superficielles et des cours d’eau ou des retenues.

1.2.4 Les eaux pluviales :

Les eaux de pluie ruissèlent dans les rues où sont accumulées polluants atmosphériques, poussières, détritus, suies de combustion et hydrocarbure rejetés par des véhicules.

Les eaux de pluies, collectées normalement à la fois avec les eaux usées puis déversées dans la canalisation d’assainissement et acheminées vers une station vers une station d’épuration, sont souvent drainées directement dans les rivières entrainant ainsi une pollution intense du milieu aquatique.

Les eaux usées - Nature de la pollution des eaux
Figure n°1: Nature de la pollution des eaux. (Djeddi,2007)

2.1. Composition des eaux usées :

La composition des eaux usées (tableau 1), est extrêmement variable en fonction de leur origine (industrielle, domestique, etc)

• Que les montants de TDS et les chlorures devraient augmentés par les concentrations de ces composants dans l’eau issue des voitures.

• DBO5 est la demande biochimique en oxygène à 20°C pendant 5 jours, c’est une mesure de la matière organique biodégradable dans les eaux usées.

Elle dépend :

  • De l’activité humaine (eaux ménagères et eaux vannes).
  • De la composition des eaux d’alimentation en eau potable et, accessoirement, de la nature des matériaux entrant dans la constitution des canalisations d’eau, pour les composés chimiques.
  • De la nature et de la quantité des effluents industriels éventuellement rejetés dans le réseau urbain (Faby, 1997).

Elles peuvent contenir de nombreuses substances, sous forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux microorganismes.

En fonction de leurs caractéristiques physiques, chimiques, biologiques et du danger sanitaire qu’elles représentent, ces substances peuvent être classées en quatre groupes : les matières en suspension, les micro-organismes, les éléments traces minéraux ou organiques, et les substances nutritives (Baumont et al.,2004 ).

Tableau n°5 : Composants majeurs typique d’eaux usées domestiques.

Constituants Concentration (mg/l)
Fort Moyen Faible
Solides totaux 1200 700 350
Solides dissous (TDS) 1 850 500 250
Solides suspendus 350 200 100
Azote (en N) 85 40 20
Phosphore (en P) 20 10 6
Chlore1 100 50 30
Alcalinité (en CaCO3) 200 100 50
Graisses 150 100 50
DBO5 300 200 100

Source: Djeddi, 2007

2.1.2. Les matières en suspension

Les matières en suspension sont en majeure partie de nature biodégradable. La plus grande part des microorganismes pathogènes contenus dans les eaux usées est transportée par les MES.

Elles donnent également à l’eau une apparence trouble, un mauvais gout et une mauvaise odeur. Cependant, elles peuvent avoir un intérêt pour l’irrigation des cultures. (Faby, 1997)

2.1.3. Les micropolluants organiques et non organiques :

Les micropolluants sont des éléments présents en quantité infinitésimale dans les eaux usées. La voie de contamination principale, dans le cas d’une réutilisation des eaux usées épurées, est l’ingestion.

C’est la contamination par voie indirecte qui est généralement préoccupante. Ainsi, certains micropolluants, comme les métaux lourds ou les pesticides, peuvent s’accumuler dans les tissus des êtres vivants, notamment dans les plantes cultivées.

Il peut donc y avoir une contamination de la chaine alimentaire et une concentration de ces polluants dans les organismes. (Baumont et al, 2004)

2.1.4. Eléments traces :

Les métaux lourds que l’on trouve dans les eaux usées urbaines sont extrêmement nombreux ; les plus abondants (de l’ordre de quelques µg /l) sont le fer, le zinc, le cuivre et les autres métaux (manganèse, aluminium, chrome, arsenic, sélénium, mercure, cadmium, molybdène, nickel, etc.) sont présents à l’état de traces (Cauchi, 1996).

2.1.5. Les micropolluants organiques :

Les micropolluants d’origine organique sont extrêmement nombreux et variés, ce qui rend difficile l’appréciation de leur dangerosité. Ils proviennent de l’utilisation domestique de détergents, pesticides, solvants, et également des eaux pluviales : eaux de ruissèlement sur les terres agricoles, sur le réseau routier, etc.

Ils peuvent aussi provenir de rejets industriels quand ceux-ci sont déversés dans les égouts ou même des traitements de désinfections des effluents par le chlore (haloformes) (Xanthoulis, 1993).

Les principales familles de la chimie organique de synthèse sont représentées : Hydrocarbures, polycycliques, aromatiques, chlorophénols, avec une concentration de l’ordre de 1 à 10 µg/l dans les effluents. Dans le sol, ces micropolluants restent liés à la matière organique ou absorbés sur les particules du sol. Cependant, quelques composés ioniques (pesticides organochlorés, solvants chlorés) peuvent être entrainés en profondeur.

Il semble que les plantes soient susceptibles d’absorber certains composés organiques, mais il existe peu de données disponibles à ce sujet. Les PCB, quant à eux, restent fixés à 97% dans les racines.

En raison de la faible solubilité de ces éléments organiques, on les retrouvera concentrés dans les boues et c’est surtout lors de l’épandage de ces dernières que leurs teneurs devront être contrôlées (Faby, 1997).

Les pesticides sont les éléments traces les plus surveillés, et une étude d’impact et de métabolisme est obligatoire avant leur mise sur le marché. Par contre, le danger représenté par tous les autres polluants organiques est encore mal apprécié actuellement. Les contrôles de routine ne permettent pas de repérer toutes les toxines. Par ailleurs, on ne connait rien de la toxicité des mélanges complexes qui peuvent se former par réaction entre les différents contaminants (Baumont et al., 2004).

2.2. Les substances nutritives :

L’azote, le phosphore, le potassium, et les oligo-éléments, le zinc, le bore et le soufre, indispensables à la vie des végétaux, se trouvent en quantités appréciables, mais en proportions très variables par rapport aux besoins de la végétation, dans les eaux usées épurées ou non.

D’une façon générale, une lame d’eau résiduaire de 100 mm peut apporter à l’hectare :

  • • de 16 à 62 kg d’azote,
  • • de 2 à 69 kg de potassium,
  • • de 4 à 24 kg de phosphore,
  • • de 18 à 208 kg de calcium,
  • • de 9 à 100 kg de magnésium,
  • • de 27 à 182 kg de sodium (Faby, 1997).

2.2.1. L’azote

L’azote se trouve dans l’eau usée sous forme organique ou ammoniacale dissoute. Il est Souvent oxydé pour éviter une consommation d’oxygène (O2) dans la nature et un risque de Toxicité par l’ammoniaque gazeux dissous (NH3), en équilibre avec l’ion ammoniac (NH +) (Martin, 1979).

La nitrification est une transformation chimique de l’azote organique par l’intermédiaire de bactéries et passe par les étapes :

  • • N organique à NH + : ammonification
  • • NH + à NO – : nitratation par Nitrosomonas
  • • NO – à NO – : nitratation par Nitrobacter (Chellé et al., 2005).

2.2.2. Le phosphore

La concentration en phosphore dans les effluents secondaires varie de 6 à 15 mg/l (soit 15 à 35 mg/l en P2O5).Cette quantité est en général trop faible pour modifier le rendement (FAO, 2003).

Mais s’il y a excès, il est pour l’essentiel retenu dans le sol par des réactions d’adsorption et de précipitation; cette rétention est d’autant plus effective que le sol contient des oxydes de fer, d’aluminium ou du calcium en quantités importantes. On ne rencontre pas en général de problèmes liés à un excès de phosphore (Asano, 1998).

2.2.3. Le potassium (K+)

Le potassium est présent dans les effluents secondaires à hauteur de 10 à 30 mg/l

(12 à 36 mg/l de K2 O) et permet donc de répondre partiellement aux besoins (Faby, 1997). Il faut noter cependant que, s’il existe, un excès de fertilisation potassique conduit à une fixation éventuelle du potassium à un état très difficilement échangeable, à une augmentation des pertes par drainage en sols légers, à une consommation de luxe pour les récoltes (FAO, 2002).

2.2.4. Chlore et sodium

Leur origine est :

  • – Naturelle (mer : 27g/l NaCl, et terrains salés)
  • – humaine (10à 15g/l NaCl dans les urines/j).
  • – industrielle (potasse, industrie pétrolière, galvanoplastie, agroalimentaire) (Gaujous, 1995).

Les chlorures et le sodium peuvent également poser problème, notamment en bord de mer, quand les réseaux d’égout drainent des eaux phréatiques saumâtres (Faby, 1997).

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