Le traitement des eaux usées est un processus crucial qui permet de nettoyer l'eau avant qu'elle ne soit rejetée dans l'environnement. Une partie essentielle de ce traitement vise à éliminer les agents pathogènes, c'est-à-dire les micro-organismes pathogènes tels que les bactéries, les virus et les protozoaires. Mais quelle est l'efficacité du traitement des eaux usées pour éliminer ces menaces ? En tant que professionnel fournisseur de traitement de l'eauJe vous aiderai à le découvrir !
Vue d'ensemble du traitement des eaux usées
Commençons par un rapide aperçu des installations de traitement des eaux usées. Je me concentrerai plus particulièrement sur les processus impliqués dans l'élimination des agents pathogènes.
Traitement des eaux usées comporte généralement trois phases principales :
- Traitement primaire - Les tamis, les réservoirs et les bassins de décantation éliminent les grosses matières solides et environ 50% de matières en suspension. Une certaine sédimentation des agents pathogènes se produit.
- Traitement secondaire - Les processus biologiques éliminent 85%+ de matière organique. Les agents pathogènes sont éliminés par dépérissement naturel et prédation.
- Traitement tertiaire - La filtration, l'élimination des nutriments et la désinfection permettent de nettoyer davantage les eaux usées. Une élimination supplémentaire des agents pathogènes a lieu.
Après le traitement tertiaire, les eaux usées (désormais appelées effluents) peuvent être rejetées ou réutilisées en toute sécurité.
Il est évident qu'il s'agit là d'une vue d'ensemble. Mais il prépare le terrain pour creuser la question clé :
Quelle est l'efficacité de ces procédés pour éliminer les agents pathogènes ?
Les traitements primaires des eaux usées éliminent-ils les agents pathogènes ?
Traitements primaires visent à éliminer les solides grossiers des eaux usées brutes par dégrillage et sédimentation.
Élimination des agents pathogènes fait dans le cadre d'un traitement primaire, mais elle est limitée :
- Dépistage élimine les agents pathogènes plus importants tels que les kystes de protozoaires attachés aux débris.
- Élimination des gravillons Les chambres à air sédimentent le sable et les gravillons. Certains agents pathogènes enkystés se déposent.
- Décanteurs primaires permettent la séparation des graisses flottantes et la sédimentation des solides organiques. Environ 10-20% de virus et de bactéries sont supprimées.
Cependant, la plupart des agents pathogènes ont une faible vitesse de décantation et restent donc en suspension dans les eaux usées.
Dans l'ensemble, le traitement primaire ne réduit les agents pathogènes que d'environ 1-2 unités de bois (soit une élimination de 90 à 99%). Des risques importants subsistent pour les processus en aval et l'environnement récepteur.
Traitement secondaire Procédés d'élimination des agents pathogènes
L'objectif principal de la traitement secondaire est de réduire considérablement les matières organiques et les solides en suspension à l'aide de procédés de traitement biologique.
Mais il existe également des possibilités d'élimination des agents pathogènes :
- Décès naturel - Des conditions défavorables (comme le manque de nutriments) entraînent la disparition de certains agents pathogènes.
- Prédation - D'autres micro-organismes se nourrissent d'agents pathogènes.
- Adsorption et filtration - Les agents pathogènes s'attachent aux surfaces des médias par des processus physicochimiques.
Selon la littérature, les procédés de traitement biologique bien optimisés permettent généralement d'atteindre les objectifs suivants 1 à 4 réductions de billes pour les principaux groupes d'agents pathogènes. Cependant, des problèmes tels que le court-circuitage peuvent réduire les performances d'élimination.
Dans l'ensemble, le traitement secondaire ne suffit pas à satisfaire les directives modernes en matière de rejets de pathogènes. Un traitement tertiaire supplémentaire est nécessaire.
Rôle du traitement tertiaire dans l'élimination des agents pathogènes
Traitement tertiaire représente le "polissage" final des eaux usées afin de les rendre sûres pour le rejet ou la réutilisation. Les processus comprennent la filtration sur support granulaire, l'élimination des nutriments et la désinfection.
Le traitement tertiaire offre des avantages majeurs pour l'élimination des agents pathogènes :
Élimination des nutriments
Les filtres de dénitrification utilisent des copeaux de bois ou d'autres médias biodégradables pour éliminer l'azote. En outre, ils filtrent également les agents pathogènes par adsorption et prédation.
Des études sur le terrain montrent que la dénitrification tertiaire permet d'obtenir de 0,2 à 4,5 réduction des grumes pour les bactéries et les virus - mieux que les processus secondaires typiques.
Procédés de filtration
Les filtres à sable, à textile et à membrane piègent physiquement les agents pathogènes afin d'obtenir une efficacité d'élimination ciblée. La microfiltration élimine de manière fiable les protozoaires et la plupart des bactéries avec une réduction de >4 log. L'ultrafiltration élimine les virus avec une réduction de >3 log.
Technologies de désinfection
Le chlore, l'irradiation UV et l'ozonation sont tous des agents pathogènes inactifs par le biais de dommages chimiques aux structures cellulaires. Des réductions de 3 à 6 logs sont facilement réalisables.
Le traitement à barrières multiples garantit-il l'élimination des agents pathogènes ?
Compte tenu de ce qui précède, il est clair que les traitements primaire et secondaire ne suffisent pas pour les applications de réutilisation des eaux usées.
Les étapes de polissage tertiaire telles que la filtration et la désinfection sont essentielles pour traiter les pathogènes viraux et bactériens résiduels. Elles permettent d'atteindre facilement le seuil de réduction de >4 logs fixé par les directives internationales.
L'approche la plus fiable consiste à utiliser traitement multi-barrières - en combinant des technologies complémentaires telles que la digestion biologique, la filtration et la désinfection chimique.
De cette manière, toute perte d'efficacité d'un traitement est compensée par les autres. La redondance améliore la robustesse.
Et l'effet combiné est plus important que n'importe quel processus pris isolément. Avec un fonctionnement optimal, les effluents traités peuvent satisfaire pleinement aux directives microbiologiques pour le rejet et la réutilisation.
Risques pathogènes émergents dans le traitement des eaux usées
Au fur et à mesure que les connaissances progressent, de nouvelles préoccupations émergent toujours quant aux risques posés par les agents pathogènes des eaux usées. Récemment, l'attention s'est portée sur la résistance aux antibiotiques et sur des agents pathogènes spécifiques tels que le SRAS-CoV-2.
Risques liés à la résistance aux antimicrobiens
Les stations d'épuration reçoivent les eaux usées des habitations et des hôpitaux, deux sources de bactéries pathogènes. Les effluents traités contiennent encore des bactéries et des gènes vivants résistants aux antibiotiques.
On craint que cette résistance génétique ne se transmette aux populations microbiennes naturelles. Ou que des eaux usées traitées de manière inadéquate ne déclenchent des épidémies.
Pour réduire les risques liés aux rejets d'eaux usées, certaines installations utilisent désormais l'oxydation avancée pour endommager les structures cellulaires et inactiver les agents pathogènes résistants.
Contamination par le coronavirus
Le SARS-CoV-2 a été fréquemment détecté dans les eaux usées non traitées, ce qui constitue un outil épidémiologique utile pour les eaux usées. Toutefois, les processus de désinfection tertiaire tels que l'irradiation UV semblent inactiver efficacement les coronavirus pathogènes, réduisant ainsi les risques pour les environnements et les travailleurs en aval.
Le bilan
Il est clair que le traitement des eaux usées constitue une barrière vitale contre les agents pathogènes d'origine hydrique qui ont un impact sur la santé publique et écologique.
Si les traitements primaire et secondaire permettent à eux seuls une réduction raisonnable des agents pathogènes, le polissage tertiaire est généralement essentiel pour satisfaire aux directives en matière de rejet ou de réutilisation - en particulier les étapes de filtration et de désinfection.
Une chaîne de traitement multi-barrières bien optimisée élimine de manière fiable les agents pathogènes bactériens, viraux et protozoaires afin de contribuer à la protection du cycle de l'eau. De plus, les progrès technologiques continus permettent de faire face aux risques de contamination émergents tels que la résistance aux antimicrobiens.
Grâce à la réutilisation durable de l'eau et à un traitement efficace des eaux usées, les communautés du monde entier peuvent disposer de ressources en eau fiables et à l'abri des menaces pathogènes, aujourd'hui et à l'avenir.
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