Les eaux usées sont toute eau qui doit être nettoyée après son utilisation. Cela inclut l’eau qui a été utilisée pour la lessive, la baignade, la vaisselle, les toilettes, l’élimination des ordures et à des fins industrielles. Les eaux usées comprennent également l’eau de pluie qui a accumulé des polluants lorsqu’elle se jette dans les océans, les lacs et les rivières. Les polluants sont des produits chimiques ou des matériaux indésirables qui contaminent l’air, le sol et l’eau.
L’objectif de la gestion des eaux usées est de nettoyer et de protéger l’eau. Cela signifie que l’eau doit être suffisamment propre pour pouvoir être utilisée par les personnes pour boire et se laver, et par l’industrie à des fins commerciales. Il doit également être suffisamment propre pour être rejeté dans les océans, les lacs et les rivières après son utilisation.
Les eaux usées sont généralement divisées en deux grands groupes: les eaux usées de source ponctuelle et les eaux usées de source non ponctuelle. Les eaux usées de source ponctuelle comprennent les eaux usées qui pénètrent dans les eaux naturelles (comme les lacs, les rivières et les océans) à partir d’emplacements définis. Les sources ponctuelles les plus courantes sont les égouts sanitaires et les égouts pluviaux. Les eaux usées de source non ponctuelle sont des eaux usées qui ne sont pas connectées à une source spécifique. Cela comprend le ruissellement (eau qui s’écoule) des zones agricoles et urbaines (urbaines), et les eaux acides des mines. À bien des égards, les eaux usées ponctuelles sont beaucoup plus faciles à gérer car leur source et les polluants qu’elles contiennent sont connus. Les eaux usées de source non ponctuelle, en revanche, sont à la fois difficiles à identifier et à traiter.
Traitement des eaux usées
L’une des plus grandes sources d’eaux usées est celle qui provient des maisons et des industries. Ces eaux usées s’écoulent toutes dans les égouts sanitaires, qui les dirigent vers les stations d’épuration. Les eaux usées des maisons contiennent des déchets humains, de la nourriture, des savons et des détergents. Ils contiennent également des agents pathogènes, qui sont des organismes pouvant causer des maladies. Les eaux usées industrielles contiennent des polluants toxiques (toxiques), qui peuvent mettre en danger la santé humaine et nuire à d’autres organismes. Il s’agit notamment des pesticides, des biphényles polychlorés (BPC) et des métaux lourds comme le plomb, le mercure et le nickel. Ces métaux sont généralement toxiques pour la vie végétale et animale. L’objectif du traitement des eaux usées est d’éliminer tous ces polluants des eaux usées afin qu’elles puissent être renvoyées dans les eaux naturelles.
Le traitement des eaux usées comporte trois étapes: le traitement primaire, le traitement secondaire et le traitement tertiaire. Le traitement primaire sépare physiquement les solides et les liquides. Les eaux usées passent à travers un réseau qui élimine les grosses particules. L’eau restante est laissée dans un réservoir, où des sédiments plus petits (particules de sable, d’argile et d’autres matériaux) se déposent au fond. Ces sédiments sont appelés boues. À ce stade, la partie liquide des eaux usées contient encore de nombreux polluants et n’est pas sans danger pour l’homme ou l’environnement.
Dans la deuxième étape, dite de traitement secondaire, la partie liquide des eaux usées passe à travers un filtre de ruissellement ou un réservoir d’aération. Un filtre à ruissellement est un ensemble de tuyaux avec de petits trous qui déversent de l’eau sur un lit de pierres ou de plastique ondulé. Les bactéries présentes dans les pierres ou le plastique absorbent les polluants de l’eau et les décomposent en substances non nocives. Un réservoir d’aération est un réservoir qui contient des bactéries qui décomposent les polluants. La partie liquide des eaux usées issues du traitement primaire est pompée dans le réservoir et mélangée à la bactérie. L’air est bouillonné à travers le réservoir pour aider les bactéries à se développer. Lorsque les bactéries s’accumulent, elles se déposent au fond du réservoir et forment des boues. Les boues sont retirées du fond du réservoir et enfouies dans des décharges.
Après traitement secondaire, l’eau est généralement exempte de la majorité des agents pathogènes et des métaux lourds. Il contient encore de fortes concentrations de nitrates et de phosphates, des minéraux qui peuvent sur-stimuler la croissance des algues et des plantes dans les eaux naturelles, ce qui peut éventuellement provoquer leur mort et celle des organismes environnants.Le traitement tertiaire élimine ces nutriments des eaux usées. Une méthode de traitement tertiaire consiste à utiliser des processus biologiques, chimiques et physiques pour éliminer ces nutriments. Une autre méthode consiste à faire passer l’eau à travers une zone humide ou un lagon (plan d’eau peu profond coupé d’un corps plus grand).
Égouts pluviaux
Dans la plupart des villes des États-Unis, les égouts qui transportent les eaux pluviales sont acheminés par des stations d’épuration. Une grande partie du ruissellement des tempêtes contient des engrais, des huiles et d’autres produits chimiques qui doivent être retirés de l’eau avant qu’elle ne pénètre dans les lacs, les rivières et les océans. Cependant, lorsqu’il y a de très fortes pluies, les stations d’épuration peuvent être submergées par le volume d’eau entrant dans l’installation. À ces moments-là, les eaux usées et les eaux usées des tempêtes peuvent être déversées directement dans les plans d’eau naturels. De nombreuses villes ont des programmes en cours pour séparer les égouts pluviaux des égouts sanitaires, mais ces projets sont très coûteux et prennent beaucoup de temps.
Ruissellement agricole
Le ruissellement agricole se produit lorsque la pluie tombe sur le sol et traverse ensuite des champs agricoles ou des fermes d’élevage. L’eau de pluie peut accumuler des engrais, des huiles et des déchets animaux avant de se déverser dans les rivières, les lacs et les océans. Ces matériaux polluent les eaux naturelles et peuvent causer la mort des poissons, contaminer l’eau potable et accélérer la vitesse de sédimentation (particules se déposant au fond d’une voie navigable) dans les lacs et les cours d’eau. À l’été 1995, le ruissellement des élevages de porcs en Caroline du Nord a provoqué la croissance rapide de l’algue Pfisteria. Cette algue a libéré des toxines qui ont affecté le système nerveux des poissons ainsi que des humains dans la région.
Dans le but de gérer les eaux de ruissellement agricoles, l’Office of Wastewater Management (OWM) des États-Unis. L’Agence de protection de l’environnement a désigné les fermes comme des opérations d’alimentation animale (AFOS). En 1998, près d’un demi-million d’AFO avaient été identifiés. En désignant les AFOS, l’OWM peut réglementer l’élimination des déchets animaux. Cela déplace une grande partie du ruissellement agricole de la catégorie des sources non ponctuelles à la catégorie des sources ponctuelles et permet une meilleure gestion des polluants agricoles.
Drainage minier acide
Dans les endroits où le charbon est extrait, la pyrite minérale est un déchet. Une série de réactions complexes entre la pyrite, l’oxygène et l’eau entraînent un drainage minier acide. Le drainage minier acide estl’eau d’égout qui est extrêmement acide et contient des concentrations élevées de métaux lourds. Le drainage minier acide est l’une des principales sources de pollution des cours d’eau dans la région montagneuse des Appalaches. Le drainage minier acide a gravement endommagé plus de la moitié des cours d’eau de Pennsylvanie et de Virginie-Occidentale. Il y a au moins 200 000 mines abandonnées aux États-Unis qui produisent un drainage minier acide.
Le drainage minier acide peut être traité à l’aide de traitements chimiques qui diminuent l’acidité de l’eau et permettent aux métaux lourds de précipiter (séparés de l’eau). Ce type de traitement est souvent très coûteux. Une autre façon de traiter le drainage minier acide est de le faire passer dans un lagon ou des zones humides, ce qui élimine les métaux lourds et diminue l’acidité de l’eau. Le drainage minier acide est également traité en le faisant passer dans un canal de calcaire (une roche très alcaline), ce qui neutralise également l’acidité de l’eau.
Ruissellement urbain
Lorsque la pluie tombe sur des terres naturelles telles que les forêts et les prairies, une partie s’imprègne du sol puis se dirige lentement vers les rivières, les lacs et les océans. Dans les villes, une grande partie du terrain est pavée de ciment et d’asphalte, et l’eau ne peut pas s’enfoncer dans le sol. Au lieu de cela, il se déplace rapidement vers les égouts pluviaux, puis dans les cours d’eau naturels. Ce grand volume d’eau provoque beaucoup d’érosion (usure des terres) et de sédimentation. De plus, lorsque l’eau de pluie coule sur les surfaces pavées, elle recueille l’huile et la graisse des voitures, les engrais et les pesticides du jardinage, les agents pathogènes forment des déchets animaux, des sels de voirie et des métaux lourds. Ceux-ci sont déversés directement dans les eaux naturelles avec les eaux usées urbaines. Le ruissellement des zones urbaines est la plus grande source de pollution dans les estuaires (la partie large d’un fleuve où il se rapproche de la mer) et la troisième source de pollution dans les lacs.
Contrôler le ruissellement urbain est extrêmement difficile car ses sources sont difficiles à identifier. L’Agence de protection de l’environnement s’efforce d’inciter les promoteurs à prendre en compte le ruissellement urbain lors de la planification de nouveaux bâtiments. Parmi les idées visant à minimiser le ruissellement, citons l’ajout de zones de végétation et de drainage aux nouveaux chantiers de construction. Certaines villes ont mis en place des programmes d’égouttage qui rappellent aux gens que l’eau de pluie s’écoule directement dans les eaux naturelles. Les stations-service ont également été ciblées en tant qu’entreprises pouvant aider à contrôler les huiles et les graisses de voiture. Les écoles ont également mis au point des programmes pour enseigner aux élèves les eaux de ruissellement urbaines et les eaux usées de source non ponctuelle.
Juli Berwald, Ph.D.
Pour plus d’informations
Livres
Cunningham, William P. et Barbara Woodworth Saigo. Les Sciences De L’Environnement : Une Préoccupation Mondiale. Boston, WCB/McGraw-Hill, 1999.
Raven, Peter H, Linda R. Berg et George B. Johnson. Environnement, Deuxième Édition. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Sites Web
« Gestion des eaux de ruissellement agricoles. »Département des Ressources naturelles du Wisconsin.http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/nps/animal.htm (consulté le 24 août 2004).
» Gestion des eaux de ruissellement urbaines. »Agence de protection de l’environnement des États-Unis.http://www.epa.gov/OWOW/NPS/facts/point7.htm (consulté le 24 août 2004).
« La science du drainage minier Acide et du traitement Passif. »Département de la Protection de l’environnement de Pennsylvanie.http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bamr/amd/science_of_amd.htm (consulté le 24 août 2004).
« Apprêt pour eaux usées. »Agence de protection de l’environnement des États-Unis.http://www.epa.gov/owm/primer.pdf (consulté le 24 août 2004).