Le nettoyage des eaux usées des communautés et des industries élimine ou réduit les bactéries pathogènes et les produits chimiques toxiques, et fournit une source d'eau agréable au goût pour les usages humains et agricoles. Le traitement biologique des eaux usées utilise des bactéries et d'autres micro-organismes pour décomposer les contaminants organiques, c'est-à-dire les substances contenant du carbone, en composés inoffensifs ou volatils. Le traitement biologique suit généralement l'élimination des gros débris ou des solides des eaux usées. Certains microbes résident déjà dans les eaux usées; l'ajout de "boues activées", contenant plus de microbes, augmente l'efficacité de la décomposition. Les installations de traitement des eaux usées utilisent des microbes aérobies, anaérobies ou les deux. Les avantages et les inconvénients des traitements biologiques dépendent en partie de l'origine des eaux usées et de leur type de contamination et des méthodes appliquées. Certaines méthodes, telles que la filtration membranaire, à la suite d'un traitement biologique, peuvent améliorer les résultats.
Que sont les traitements aérobies et anaérobies ?
Les microbes aérobies ont besoin d'oxygène et de nutriments organiques pour fonctionner et se développer. Les nutriments sont fournis par la matière organique des eaux usées et l'oxygène est généralement fourni en pompant de l'air dans le réservoir de traitement. Les produits finaux de la digestion aérobie sont l'énergie, le dioxyde de carbone et les solides métabolisés qui se déposent. Les nutriments et l'oxygène provoquent la multiplication des microbes aérobies et leur nombre accru accélère le processus de digestion.
Les microbes anaérobies sont des bactéries et des micro-organismes qui fonctionnent en l'absence d'oxygène. Ces microbes décomposent les contaminants organiques plus lentement que les microbes aérobies. Les microbes anaérobies produisent du méthane, du dioxyde de carbone et davantage de microbes anaérobies. Les eaux usées, qui contiennent un niveau élevé de contaminants organiques, sont traitées plus efficacement avec des microbes anaérobies avant de subir un traitement avec des microbes aérobies.
Avantages de la digestion aérobie
Le traitement aérobie des eaux usées est un processus rapide et efficace qui élimine au moins 98 pour cent des contaminants organiques. Il s'agit d'un processus d'oxydation naturel qui provoque une décomposition efficace des polluants organiques et produit un effluent d'eau plus propre que le traitement anaérobie seul. Parce que la digestion aérobie est un processus rapide, elle peut traiter des volumes plus importants ou des flux entrants d'eaux usées.
Inconvénients de la digestion aérobie
La digestion aérobie nécessite une aération, qui utilise une grande quantité d'énergie électrique. L'énergie électrique est souvent générée par la combustion de combustibles fossiles, qui produisent des gaz à effet de serre. La digestion aérobie produit également de grandes quantités de biosolides, ou boues, qui nécessitent une élimination. La libération inappropriée de boues riches en nutriments dans les rivières ou les étangs peut provoquer une prolifération d'algues ou une eutrophisation, qui tue les poissons et d'autres formes de vie aquatique. La consommation d'énergie et la production excessive de boues peuvent être réduites en traitant d'abord les eaux usées avec des microbes anaérobies. Bien que le traitement biologique des eaux usées soit efficace pour éliminer la plupart des contaminants organiques, des études indiquent que certains les produits chimiques, tels que les produits pharmaceutiques, les détergents, les composés cosmétiques et industriels, restent encore après les eaux usées biologiques traitement. Les filtres et les nouvelles technologies peuvent être en mesure de résoudre ce problème.
Avantages de la digestion anaérobie
Le traitement anaérobie des eaux usées est plus respectueux de l'environnement que la digestion aérobie, car il produit moins de biomasse, nécessite moins d'énergie et produit un biogaz (méthane) qui peut être recyclé. Bien que les traitements aérobies et anaérobies produisent du dioxyde de carbone lors de la décomposition des biocontaminants, la digestion aérobie génère beaucoup moins de gaz. La digestion anaérobie produit également moins de biosolides, ce qui peut poser un problème d'élimination.
Inconvénients de la digestion anaérobie
Bien que la digestion anaérobie des contaminants dans les eaux usées laisse une empreinte carbone plus faible, il s'agit d'un processus lent. Elle est moins efficace que la digestion aérobie, éliminant 70 à 95 pour cent des contaminants organiques. Les microbes anaérobies, par rapport aux microbes aérobies, attaquent une plus petite gamme de contaminants.