Ecologie des cours d'eau: Oscultation de la station d'épuration - les tests macroscopiques 3

C'est le bon fonctionnement de la station d'épuration qui va déterminer la qualité d'un cours d'eau et du milieu récepteur, en aval de cet ouvrage. L'exode inéluctable de la population des campagnes vers les agglomérations est un élément qui doit inciter les gestionnaires de ces unités à être de plus en plus vigilants sur le respect des normes exigées, pour tout rejet dans le milieu naturel. Des tests et les suivis de la mesure de paramètres physico-chimiques et chimiques deviennent des outils indispensables. Nous avons vu que l'observation macroscopique des boues est un indicateur intéressant.

                                             Bassin d'aération

D'autres mesures apportent des informations et viennent compléter la diversité des outils de contrôle. Le document intitulé: "Bilan 2008 de l'assainissement en France" et que vous pouvez consulter sur le lien suivant:

  http://assainissement.developpement-durable.gouv.fr/documents/Bilan%20Assainissement%20juillet%202010.pdf

Précise que les 3 paramètres de base, qui permettent d'apporter des informations sur le fonctionnement de la station de traitement des eaux usées sont:

 La Demande biochimique en oxygène dissous, (DBO5 en mg/l d'oxygène dissous), c'est l'indicateur de la pollution liée au rejet de la matière organique. La demande biochimique en oxygène est la quantité d'oxygène consommée dans des conditions d'essai spécifiques (incubation pendant 5 jours, à 20° dans l'obscurité) par les micro-organismes présents dans l'eau, pour assurer la dégradation de la matière organique par voie biologique. 

La DBO5 représente plus particulièrement une mesure de la charge polluante d'origine carbonée (pollution organique biodégradable en fait). Elle fournit donc une des indications importantes permettant de juger de la qualité d'une eau et de son degré de pollution. Par contre, c'est un test reconnu trop peu précis pour qualifier les eaux naturelles mais très utilisé pour surveiller l'efficacité des stations d'épuration.

 A titre indicatif un habitant produit en moyenne une charge de pollution équivalente à 60 grammes de DBO5 pour une journée.

, L'ion Ammonium  (NH4+ en mg/l de NH4) 

est l'indicateur du traitement de la pollution azotée. Au contact de l'oxygène fourni par les aérateurs et en présence de bactéries Nitrosomonas, il se transforme en Nitrites (NO2) ou Nitritation forme instable.

  55 NH₄⁺ + 5 CO₂ + 76 O₂ ® C₅H₇NO₂ + 54 NO₂^- + 52 H₂O + 109 H⁺

 La transformation en Nitrates (NO3) ou Nitratation va s'opérer en présence de bactéries: Nitrobacter sous une forme stable et étape ultime de la transformation de L'azote organique.

400 NO₂- + 5CO₂ + NH₄⁺ + 195 O₂ +2 H₂O ® C₅H₇NO₂ + 400 NO₃^- + H⁺

    Les Orthophosphates ou PO4 en mg/l, est un indicateur du traitement de la pollution phosphorée. Le classement en zones sensibles à

l'eutrophisation, à l'origine de la prolifération algale sur une grande partie du territoire national a permis d'imposer un traitement poussé du phosphore (plus de 80% de rendement) sur de très nombreuses grosses stations d'épuration . La prise en compte des exigences de qualité du milieu récepteur imposées dans les schémas directeurs et de gestion des eaux (SDAGE) de 1996 ont  permis d'avoir un parc de station de traitement des eaux usées qui impacte faiblement les milieux récepteurs au

niveau de ce paramètre. Il faut également noter que les stations de traitement des eaux usées traitent en général 40 à

50% du phosphore sans ajout de réactif par rétention dans les matières en suspension et absorption par les bactéries

épuratrices.

   Ces 3 éléments sont systématiquement recherchés lors d'une intervention sur une station d'épuration. Des échantillonneurs qui récoltent l'effluent entrant et sortant de l'installation à intervalles réguliers durant 24H, couplés à des appareils mesurant les débits permettent d'effectuer des échantillons moyens et de calculer le rendement de la station.

 

       Auto contrôle d'une station

 D'autres analyses complètent ce diagnostic:

La demande chimique en oxygène est la quantité d'oxygène consommée par les matières existant dans l'eau et oxydables dans certaines conditions opératoires. L'oxydation se fait en laboratoire, à chaud, en milieu acide, en présence d'un oxydant fort, le bichromate de potassium K2. Il s'agit d'un des paramètres spécifiques que l'on utilise pour déterminer la concentration des polluants principaux. C'est une mesure globale des matières organiques et de certains sels minéraux oxydables (pollution organique totale), à la différence de la DBO5, qui ne prend en compte que les matières organiques biodégradables.

 La DCO en mg/l O2, constitue donc un paramètre important. Cette analyse rapide sert essentiellement à la surveillance des eaux usées et des rejets industriels. Pour l'analyse d'un prélèvement donné, sa valeur est toujours supérieure à celle de la DBO5, car elle mesure une plus grande quantité d'oxygène.

 Le rapport DCO/DBO5:

  Ce rapport évalue la biodégradabilité d'une eau usée, c'est à dire la faculté de transformation de la matière organique en matière minérale, admissible par le milieu naturel.

 Pour un effluent à dominante domestique, ce rapport est généralement compris entre 2 et 3. Pour les effluents d'industries agro-alimentaires, il est inférieur, de l'ordre de 1,5 à 2, ce qui traduit une meilleure biodégradabilité. Enfin, lorsqu'il est supérieur à 3 cela traduit l'apport d'un effluent industriel plus ou moins difficilement biodégradable.

 Les matières en suspension:MES 

Il s'agit de la quantité de matière, organiques ou minérales, en suspension dans l'eau. Elles correspondent à la pollution solide en mg/l.

 En moyenne, un habitant rejette 90 grammes par jour de MES.

 Les Matières volatiles: MVS 

On entend par matières volatiles en suspension la partie des matières en suspension susceptibles d'être volatilisées à 550° C. Les MVS exprimées en mg sont généralement assimilées aux matières organiques en suspension.

 

 Le pH: ou potentiel en hydrogène permet de déterminer le caractère acide ou basique d'une solution. A titre indicatif, l'échelle de pH varie de 0 à 14, le pH de la neutralité étant de 7. Le pH inférieur à 7 est acide. Il est alcalin s'il est supérieur à cette valeur. Le pH d'un effluent urbain traditionnel est légèrement alcalin, c'est-à-dire de l'ordre de 7,5 à 8. Par contre, celui des effluents industriels peut être extrêmement variable.

   La conductivité: en microsiemens/cm

  Il s'agit d'une mesure de la capacité d'une solution à laisser passer un courant électrique. Cette capacité dépend des sels solubles dans l'eau et la température de mesure. Les mesures de conductivité, en laboratoire, sont utilisées pour d'une part, établir le degré de minéralisation (dont on peut déduire l'effet physiologique sur les plantes et les animaux, une estimation pour la corrosion), et, d'autre part, évaluer la concentration en matières minérales dissoutes dans les eaux brutes et usées. Cependant cette mesure est plus utilisée dans l'optique de détection d'une éventuelle pollution, que les autres paramètres n'auraient pas mis en lumière (cas de métaux lourds dissous dans l'eau par exemple), ou également pour confirmer un avis. La conductivité des eaux usées est très variable d'une région à l'autre. Pour des eaux usées domestiques, on peur citer des valeurs moyennes allant de 900 à 1300. Il faut de plus noter que les traitements physiques ou biologiques n'ont peu d'incidence sur ce paramètre.

Le test du disque de Secchi:

 

  Cette méthode est destinée à évaluer les masses d'eau in situ (c.f. norme). La procédure d'utilisation consiste à immerger le disque de Secchi jusqu'à ce qu'il devienne à "peine visible vu d'en haut". On mesure alors la profondeur d'immersion. Elle donne des indications intéressantes sur l'état des boues ( foisonnement ou boues en bonne santé).

 L'oxygène dissous:

 2 méthodes peuvent être utilisées et seront détaillées ultérieurement. La mesure s'effectue dans le bassin d'aération et détermine l'activité des boues à transformer la matière organique.