Matières décantables

Les matières en suspension qui se déposent au bout après un certain temps sont appelées matières décantables. Ces matières décantables sont parfois supprimées dans un bassin de pré clarification (boues primaires).
Les matières décantables correspondent donc aux matières en suspension qui se déposent au repos pendant une durée fixe de 30 minutes dans un cône Imhoff (exprimée en ml/l).Cette rapide méthode permet d’avoir une idée sur la quantité de solides non dissous présents dans l’échantillon d’eau.

Turbidité

La turbidité est la nébulosité ou de flou d’un fluide causée par des particules individuelles (matières en suspension) qui sont généralement invisible pour l’oeil nu.

Exemples de turbidité (gauche <10 NTU; milieu = 200 NTU; droit = 1500 NTU)

Les liquides peuvent contenir des matières en suspension solide constitué de particules de différentes tailles. Bien que certaines matières en suspension sera assez grand et assez lourd pour régler rapidement le récipient en dessous, si un échantillon de liquide est laissé au repos (les matières décantables), de tres petites particules se déposent que tres lentement ou pas du tout si l’échantillon est régulièrement agitée ou les particules sont colloïdales. Ces petites particules solides causent le liquide de sembler trouble.

La turbidité mesurée de cette façon utilise un instrument appelé un néphelomètre avec l’installation du détecteur à la cote du faisceau lumineux. Plus de lumière atteint le détecteur s’il y a beaucoup de petites particules de diffusion du faisceau source que s’il y a peu. Les unités de la turbidité d’un néphelomètre étalonné sont appelés unités de turbidité néphélometrique (NTU).

Dans une certaine mesure, la quantité de lumière reflète pour une quantité donnée de particules dépend des propriétés des particules, comme leur forme, la couleur et la réflectivité. Pour cette raison, une corrélation entre la turbidité et la matière en suspension (MeS) est assez unique pour chaque emplacement ou situation.

MES : matières en suspension

La concentration de matières en suspension dans un échantillon d’eau usée correspond à la quantité de matières non dissoutes présente dans cette eau (exprimée en mg/l).

Les matières en suspension sont mesurées par pesée après filtration et séchage à 105°C pendant 24h. Un volume connu d’échantillon d’eau préalablement mixé est filtré sur un filtre sec standard en fibre de verre (taille des pores : 0,45 μm). Les particules trop grosses pour passer sont retenues sur le filtre ; les composés dissous (sels, acides aminés, etc.) peuvent passer sans contraintes. Le filtre est ensuite rincé à l’aide d’eau déminéralisée puis séché à 105°C. L’augmentation de poids correspond à la concentration de matières en suspension.

                                            

                                                MES = (A-B)/Volume _ échantillo n(l)

Avec : MES = matières en suspensions totales (mg/l)

A = poids (mg) du filtre avec résidu

B = poids (mg) du filtre propre

Ces matières en suspension peuvent être partiellement supprimées par les bactéries et micro-organismes présents ou se mélangent à la boue active et sont donc supprimés lorsque la boue en excès est retirée. Evidemment, une concentration élevée de matières en suspension conduit à une augmentation de la production de boue (croissance plus importante).

Demande Biochimique en Oxygène

La DBO (demande biochimique en oxygène) représente la quantité d’oxygène (exprimée en mg O2/L = 10-3 kg DBO/m³) pour oxyder la matière organique d’une manière biologique en simples matières de combustion telles que le CO2 ou H2O.

Pour déterminer la DBO d’une eau usée, un échantillon d’eau usée est inoculé à l’aide de micro-organismes et placé 5 jours à l’abri de la lumière (cellule noire) à une température de 20°C. La consommation d’oxygène est alors mesurée. L’échantillon reste placé dans le noir de manière à éviter les réactions photosynthétiques des algues présentes. Le résultat obtenu est noté DBO520, ceci représente la mesure de la quantité totale de contamination organique dégradable biologiquement.

Toute la matière organique n’est pas dégradée pendant ces 5 jours. Plus le pourcentage d’oxydation est important, meilleure est la biodégradabilité de l’eau. Le ratio de DBO/DCO est une mesure pour la biodégradabilité d’une eau usée. Généralement, une eau usée est bonne biodégradable lorsque le ratio est supérieure à 67%.

Demande Chimique en Oxygène

La DCO (demande chimique en oxygène) est une mesure de la quantité totale d’oxygène (exprimée en mg O2/L = 10-3 kg DCO/m³) nécessaire pour oxyder toute la matière organique (et inorganique oxydable) d’une eau usée :

                                                            Matière organique + O2 -----> CO2 + H2O

Une solution de dichromate de potassium est utilisée pour la détermination de la concentration en DCO d’une eau. Le dichromate de potassium est un oxydant fort, capable de casser la plupart des liaisons organiques à l’exception des chaînes d’hydrogène carbone linéaires et aromatiques.

La précision de la mesure en DCO est très bonne (5-10%) et le temps d’analyse relativement court (environ 3 heures). Les valeurs de DCO peuvent être utilisées comme mesure de la quantité totale de contamination organique (et inorganique) dans une eau usée.

Potentiel REDOX

Réactions de réduction et oxydation ou « redox » décrivent toutes les réactions chimiques dans lesquelles les atomes ont leur nombre d’oxydation ou leur état changé. Il peut s’agir d’un processus redox simple, comme l’oxydation du carbone pour produire du dioxyde de carbone (traitement aérobie des eaux usées), ou la réduction du carbone par l’hydrogène pour produire le méthane (traitement anaérobie des eaux usées), ou il peut être un processus complexe comme l’oxydation du sucre dans le corps humain par une série de processus très complexes de transfert d’électrons.

L’oxydation est définie comme une augmentation du nombre d’oxydation, tandis que la réduction est définie comme une diminution du nombre d’oxydation. Des réactions non-redox, qui n’entrainent pas de changements en charge formelle, sont connues comme des réactions de métathèse.

Température (°C) d'eau

La température de l’eau usée a une influence majeure sur le taux de biodégradation dans le bassin tampon (hydrolyse des polymères) et dans le bassin d’aération (conversion en CO2, H2O et composés minéraux). Plus la température est élevée, plus le processus de biodégradation est rapide (plus 10°C = vitesse de réaction x 2).

Une station anaérobie opère normalement dans l’étendue de température mésophilique. La gamme des températures optimales pour l’activité bactériologique est entre 25 °C et 38 °C. L’activité des boues accroît graduellement avec la température. Le taux d’activité maximal se situe quelque part entre 30 °C et 40 °C. Lorsque la température s’élève au dessus de cette valeur maximale de 40°C, la dégradation biologique est presque totalement stoppée. Une courbe température mésophilique – activité des boues est présentée dans Figure 1. Ce graphique montre clairement qu’une température trop haute ou trop basse a un impact très négatif sur l’efficacité de la station d’épuration. A ces hautes (> 40 °C) ou basses (<25 °C) températures, l’activité/taux de biodégradation des boues activées est trop bas pour suffisamment supprimer les polluants de l’eau usée. À une température de moins de 15°C, les bactéries méthanogènes deviennent inactives et à une température de moins de 5°C il n’y a plus de nitrification dans un système aérobie.

pH d'une Eau

Le pH est le degré d’acidité d’une eau ou d’une boue. Cette valeur détermine si la solution aqueuse en question (eau usée, boue ou effluent) est acide, neutre ou basique. Une valeur de pH est calculée à partir de la concentration en ions hydrogène présent dans l’eau usée, selon la formule suivante :

pH = -log10[H+]

Le degré d’acidité est mesuré sur une échelle allant de 1 à 14 ; 7 représentant le « neutre ». Lorsque le pH est plus petit que 7, il est acide ; lorsqu’il est supérieur à 7, il est basique.

Pour un traitement biologique, un pH plus ou moins neutre est requis. Dans un traitement aérobie, le pH doit être gardé entre 6,5 et 8,5. Dans un traitement anaérobie, le pH optimal est entre 6,5 et 7,5. Les importantes fluctuations de pH (plus qu’une unité de pH) doivent absolument être évitées.

• Note : pH est calculé sur une échelle logarithmique, ce qui signifie qu’une différence en acidité entre 2 unités de pH monte à un facteur de 10.