Fiche d'Information: Traitement des eaux usées
Qu’est-ce que l’eau usée?
L’eau usée est l’eau qui a été utilisée et qui doit être traitée avant d’être réintroduite dans d’autres sources d’eau pour qu’elle ne cause pas de pollution de ces autres sources. Les eaux usées proviennent de plusieurs sources. Tout ce que vous évacuez en tirant la chasse d’eau et lorsque vous utilisez vos éviers est considéré comme de l’eau usée. L’eau de pluie, ainsi que les différents polluants qui s’écoulent dans les égouts, aboutit dans les établissements de traitement des eaux usées. Les eaux usées peuvent aussi provenir de sources agricoles et industrielles. Certaine eaux usées sont plus difficile à traiter que d’autres, par exemple; les eaux usées industrielles peuvent être difficile à traiter, tandis que les eaux usées domestiques sont relativement facile à traiter. (Quoiqu’il soit de plus en plus difficile de traiter les déchets domestiques dû à l’augmentation du nombre de produits pharmaceutiques et de soins personnels qui sont de plus en plus présent dans les eaux usées domestiques. Pour plus d’information au sujet des polluants émergents, consulter la feuille d’information Contaminants émergents ou lire l’article du Canadian Press nommé « Look at everyday chemicals in water, Ontario told ».
Qui est responsable de s’assurer que les eaux usées sont traitées correctement?
C’est semblable aux installations d’eau potable, le gouvernement fédéral a délégué toutes les responsabilités du traitement des eaux usées aux provinces et territoires. Cependant, il y a deux lois fédérales qui s’appliquent aux traitements des eaux usées. Les lois sur la pêche interdisent le déversement de substances nocives dans les lacs et rivières (car il y a présence de poissons). Les lois canadiennes de la protection de l’environnement contrôlent le déversement de substances toxiques dans l’environnement et permettent au gouvernement fédéral de créer des règlements sur l’utilisation des substances toxiques.
La plupart des gouvernements provinciaux et territoriaux ont une législation concernant les exigences et les normes du traitement des eaux usées. Les opérateurs d’équipements de traitement des eaux usées doivent obtenir un permis ou une licence du gouvernement provincial ou territorial et certains de ces permis peuvent exiger des qualifications supplémentaires ou une limite de décharge d’effluents. Par exemple, en Colombie-Britannique, toutes les municipalités doivent avoir un plan de gestion des déchets liquides; sans un plan approuvé, les décharges sont illégales. Les gouvernements provinciaux ou territoriaux aident généralement les gouvernements municipaux en leur donnant des fonds pour construire et maintenir les établissements.
Les gouvernements municipaux supervisent activement leur processus de traitement des eaux usées et ils sont capables d’ajouter des réglementations supplémentaires. Par exemple, la municipalité d’Ottawa-Carleton a développé un programme pour éliminer les substances toxiques du système de traitement des eaux usées en exigeant des équipements industriels, institutionnels et commerciaux une réduction de la quantité de certains polluants qu’on leur permet d’émettre dans les égouts.
Comment les villes traitent-elles les eaux usées pour les rendre propres et sécuritaires?
Il y a plusieurs niveaux de traitement des eaux usées. Il y a les traitements primaires, secondaires et tertiaires. Plusieurs établissements municipaux de traitement des eaux usées utilisent les niveaux primaire et secondaire et quelques installations utilisent le traitement tertiaire. Le type et l’ordre de traitement peuvent varier d’une usine de traitement à l’autre, mais le diagramme de traitement des eaux usées d’Ottawa-Carleton illustre bien les composantes de base.
Dans le traitement primaire, on utilise des écrans et des réservoirs pour enlever la majorité des éléments solides. Cette étape est extrêmement importante parce que les éléments solides représentent environ 35 % des éléments polluants qui doivent être enlevés. Habituellement, les écrans sont quadrillés et ont une ouverture de 10 millimètres qui est assez petite pour enlever des objets tels que: bâtons, déchets et d’autres grands résidus qui se retrouvent dans les eaux usées. Ces déchets sont enlevés et relocalisés à l’enfouissement des déchets.
L’eau est ensuite mise dans des réservoirs (ou des clarificateurs) où elle y reste pendant plusieurs heures, permettant aux particules solide de se déposer dans le fond et aux particules plus légère de remonter à la surface formant de l’écume. L’écume et les particules au fond de l’eau sont ensuite retirées. Cette eau usée a été partiellement traitée et est prête pour le traitement secondaire. Le traitement primaire retire plus de 50 % de la demande d’oxygène biologique (DOB; ce sont les substances qui utilisent de l’oxygène dans l’eau), environ 90% des éléments solides et jusqu’à 55% des coliformes fécaux. Même si le traitement primaire enlève une grande partie des substances nuisibles, ce n’est pas suffisant pour s’assurer que toutes les substances polluantes ont été enlevées.
Le traitement secondaire consiste à utiliser des bactéries pour éliminer les polluants restants. Ceci est accompli en forçant le mélange entre les eaux usées, les bactéries et l’oxygène. L’oxygène aide les bactéries à éliminer plus rapidement les polluants. L’eau est ensuite mise dans d’autres réservoirs où les particules solides se déposent à nouveau au fond, rendant l’eau entre 90 et 95% sans polluants. La photo ci-dessous montre les réservoirs de l’usine de traitement des eaux usées de Winnipeg. Le traitement secondaire enlève environ 85 à 90% des DOB et des particules en suspension et environ 90 à 99% des bactéries coliformes.
Réservoirs de l’usine de traitement des eaux usées de Winnipeg
Quelques usines de traitement utilisent un filtre sableux comme étape supplémentaire pour enlever d’autres polluants. L’eau est ensuite désinfectée avec du chlore, de l’ozone, des rayons ultraviolets et ensuite déchargée. Pour plus d’information à propos des étapes de processus de traitement de l’eau consulter les feuilles d’informations Chloration et Ultrafiltration, nanofiltration et l'osmose inverse.
Les particules qui sont enlevées des réservoirs et l’écume qui est retirée durant le traitement primaire sont traitées séparément de l’eau. Les bactéries anaérobies (les bactéries anaérobies ne nécessitent pas d’oxygène) alimentent les particules solides pendant 10 à 20 jours à une température d’environ 38 degrés Celsius. Ce procédé diminue l’odeur et les particules solides, ce qui crée un gaz hautement combustible fait de méthane et de dioxyde de carbone qui peut servir à chauffer l’usine de traitement. Finalement, le reste des particules solides forme une boue qui est envoyée dans une centrifugeuse, comme celle de la photo ci-dessous. La centrifugeuse est une machine qui tourne très rapidement, ce qui force le liquide à sortir de la boue. Le liquide peut ensuite être retourné à l’usine de traitement des eaux usées et la boue sert à fertiliser les sols.
Centrifugeuse de l’usine de traitement des eaux de Winnipeg
Le traitement tertiaire (ou avancé) enlève les substances dissoutes, comme la couleur, les métaux, les produits chimiques organiques et les substances nutritives comme le phosphore et l'azote. Il y a un certain nombre de processus de traitement physiques, chimiques et biologiques qui sont utilisés pour le traitement tertiaire. Un des processus de traitement biologique est appelé le déplacement nutritif biologique (BNR). Ce diagramme montre les étapes de traitement que traversent les eaux usées de Saskatoon.
Dans ces usines de traitement, les eaux usées subissent d'abord le traitement primaire et secondaire. Pour le traitement tertiaire, le BNR se produit dans le bioréacteur. Le processus BNR utilise des bactéries dans différentes conditions situées dans plusieurs réservoirs pour éliminer (par digestion) les polluants dans l’eau. Il y a trois réservoirs et ils ont tous des environnements uniques avec des quantités d’oxygène différentes. L’eau va passer par les trois réservoirs: le phosphore est enlevé et l’ammoniac est détruit dans le nitrate et l’azote (gaz) car les bactéries ne peuvent pas l’éliminer. Le processus BNR enlève plus de 90% de phosphate tandis que les processus traditionnels enlèvent beaucoup moins de 90%. L’eau va environ neuf fois dans le bioréacteur, avant d’entrer dans le clarificateur secondaire qui est un réservoir où la boue chargée de bactéries descend au fond du réservoir.
Comment les petites villes traitent les eaux usées pour les rendre sécuritaires à la fin du traitement ?
Dans les petites villes, les installations de traitement des eaux usées peuvent être constituées de fosses septiques individuelles, d’un système de collecte simple qui décharge directement les effluents à la surface de l’eau ou de réservoirs municipaux qui sont vidés annuellement. Habituellement, ces installations traitent et dispersent les déchets le plus près possible pour minimiser les coûts opérationnels et de maintenance. Plus les déchets restent longtemps dans les réservoirs, plus petits sont les risques qu’ils contaminent les sources d’eau potable. Quelques villes gardent les déchets dans des réservoirs, mais d’autres déversent leurs déchets directement dans des sources d’eau.
Les réservoirs sont dans la terre et peuvent garder les déchets quelque temps jusqu'à ce qu’ils soient vidés sur le sol ou dans une source d’eau. Des réservoirs peu profonds, qui ont moins de 1,5 mètres de profondeur, sont utilisés pour le traitement primaire qui permet aux déchets de se déposer dans le fond des réservoirs pour une période de 6 à 20 jours. Cependant, les réservoirs peu profonds ne peuvent pas enlever tous les contaminants qui posent problème pour la terre et les eaux de surface. Des réservoirs profonds qui ont plus de trois mètres de profondeur peuvent fournir un traitement à long terme pendant six mois à un an. Beaucoup de réservoirs dans les petites villes sont vidés une fois par année. Des communautés rurales se servent souvent de la terre environnante pour disposer des eaux usées. Quand la terre est adéquate et qu’il n’y a pas de source d’eau proche, les bactéries dans le sol peuvent enlever les polluants des eaux usées. Parce qu’il y a beaucoup de terres dans les zones rurales, cela peut être une méthode efficace pour traiter les eaux usées. Cependant, il y a d’autres communautés qui gèrent mal leurs déchets et menacent la qualité des lacs, des rivières ou des sources souterraines qui fournissent l’eau potable. Les évaluations du Ministère de l'Environnement affirment qu'entre 10 et 20% des petits équipements de traitement des eaux usées communautaires aux États-Unis ne fonctionnent pas correctement. Des agences de qualité de l’eau affirment que des systèmes de traitement défectueux sont la deuxième plus grande menace pour la qualité de l’eau (après les réservoirs souterrains). Quand le traitement des eaux usées est inadéquat, nous avons automatiquement un problème car le traitement de l’eau potable en sera affecté et il y aura un sérieux problème de contamination dans plusieurs communautés rurales.
Plusieurs communautés rurales ont de la difficulté à installer et maintenir un système de traitement des eaux usées propre et efficace. Tandis que beaucoup de communautés ont des méthodes inadéquates pour traiter leurs eaux usées, il y a quelques communautés qui passent devant avec des méthodes innovatrices de traitement et des mesures de conservation de l'eau. Dans plusieurs communautés arctiques, comme Iqaluit et le Nunavut, le coût de l’eau est trop élevé, ce qui a mené à l’installation d’une usine de traitement d’eau. L’eau usée passe dans une fosse septique, est filtrée et désinfectée par le traitement à l’ozone ; l’eau est alors réutilisée pour des usages comme la lessive et les toilettes. Ces mesures leur permettent de réutiliser jusqu'à 55% des eaux usées en diminuant la pression sur le traitement de l'eau et les processus de stockage. Pour plus d’information à propos de la conservation de l’eau incluant les façons que les communautés rurales et les premières nations utilisent pour réduire leur consommation d’eau consulter la feuille d’information Consommation de l'eau.
Comment les systèmes de fosse septique fonctionnent-ils ?
Beaucoup de personnes dans les zones rurales n’ont pas accès aux usines de traitement des eaux usées. Selon Environnement Canada, à partir de l’an 2000, seulement 57% des Canadiens ont accès à un service d’épuration comparé à 74% pour les Américains, 86,5% pour les Allemands et 99% pour les Suédois. Beaucoup de gens dans les villes rurales utilisent des fosses septiques pour stocker correctement leurs déchets. Les eaux usées voyagent par des tuyaux de la maison à la fosse septique souterraine. Le diagramme ci-dessous illustre les composantes de base d’un système de fosse septique.
Le diagramme ci-dessous illustre les réservoirs dans leurs moindres détails. Dans la fosse septique, les éléments solides restent au fond et une écume se forme au sommet; le processus est similaire à celui des réservoirs dans les usines de traitement des eaux usées. Une fois séparée, l’eau s’écoule vers le champ d’épuration et des filtres gardent la boue dans des compartiments à l’intérieur du réservoir où les bactéries éliminent partiellement la boue. Quand l’eau usée partiellement traitée arrive au champ d’épuration, l’eau commence à s’infiltrer dans le sol et se dirige vers le bas. Tant que le sol est approprié, les microbes dans le sol éliminent les polluants, enlevant les bactéries, les virus et les excès de substances nutritives avant que l'eau atteigne la source d'eau souterraine.
Quand le sol n'est pas approprié ou lorsqu'il y a des sources d'eau à proximité, un système alternatif peut être utilisé pour que ces sources d'eau ne soient pas contaminées. Le système alternatif peut utiliser du sable, de la tourbe ou du plastique à la place du sol. Les marécages artificiels, les réservoirs, les aérateurs ou les dispositifs de désinfection sont aussi efficaces dans le traitement des eaux usées.
Il est évalué qu'autour de la moitié de tous les puits ruraux sont contaminés, et plusieurs ont été contaminés par des fosses septiques. Les Centres de Contrôle des Maladies et de la Prévention des États-Unis suggèrent que les puits doivent être au moins à 15 mètres des fosses septiques, mais cette distance varie aussi selon le type de sol.
Dans une étude récente des sources d'eau souterraine au sud-est du Michigan faite par le « United States Geological Survey », 38 puits ont été évalués entre 1999 et 2001. Dans les puits qui étaient près des égouts, des virus ont été détectés dans seulement deux des 18 puits. Dans les 20 puits qui étaient près des systèmes de fosses septiques, des virus ont été trouvés dans sept puits. Cela suggère que les systèmes de fosses septiques sont une cause majeure de contamination de l'eau souterraine. Les études précédentes des puits contaminés qui ont été citées par l'étude de l'USGS ont trouvé des coliformes dans 80% des puits, ainsi que quelques-uns avec un nombre significatif de bactéries E. coli. Si vous utilisez un système de fosse septique, il est important de l'entretenir correctement, car sinon ceci pourrait causer une fuite de polluants dans le sol ou dans les sources d'eau qui sont à proximité. Le Ministère de l'Environnement des États-Unis recommande que vous fassiez inspecter votre système de fosse septique au moins une fois tous les trois ans, pour prévenir les fuites et les défaillances. Il recommande aussi de la vider quand elle est pleine (typiquement une fois tous les trois à cinq ans).
Suivre quelques pratiques de conservation de l'eau peut réduire énormément la pression sur votre système septique. Pour plus d'informations sur la conservation de l'eau, voir la fiche d'informations sur la « Consommation de l'eau ». Voici quelques conseils que vous pouvez faire pour aider votre système septique :
N'utilisez pas vos éviers ou vos toilettes comme un broyeur d'ordures; évitez de mettre la soie dentaire, des couches, les filtres à café et les serviettes en papier dans la toilette, car ils peuvent boucher votre système septique.
Faites votre lessive plusieurs fois au cours de la semaine et non en une ou deux grosses charges, car quand il y a trop d'eau qui est ajoutée à la fosse septique, le système n'a pas le temps de traiter efficacement les déchets et vous pourriez inonder votre champ d'épuration avec des eaux usées.
Mettez du gazon sur votre champ d'épuration, mais gardez les arbres et les arbustes loin, parce que les racines peuvent boucher et endommager le système.
Ne conduisez pas sur votre champ d'épuration, parce que cela peut rendre le sol compact et endommager les composants du système septique.
Est-ce qu’il y a des façons naturelles de traiter les eaux usées?
Si la nature elle-même peut nettoyer l'eau, imiter le processus de la nature peut être la façon la plus efficace et durable de traiter les eaux usées. Beaucoup de renouvellement d'eau se produit naturellement dans des marécages. Les marécages artificiels consistent en une chaîne naturelle, dans laquelle l'eau coule. Les racines des plantes filtrent les polluants de l'eau. Ci-dessous est un diagramme de marécages artificiels. Remarquez que beaucoup de processus dans les marécages sont semblables au processus de déplacement nutritif biologique qui a été décrit précédemment.
Une autre méthode naturelle est appelée l'infiltration rapide, qui est un processus où un bassin est rempli d'eaux usées, qui ont déjà passé un prétraitement. La terre agit comme un filtre et enlève les polluants de l'eau. Cette méthode est semblable à ce qui arrive dans un système septique. Un troisième processus naturel est le flux sur terre, qui est utilisé dans les régions où la terre est presque imperméable. L'eau coule sur une surface inclinée où il y a du gazon épais. Parce que le sol est fortement imperméable, l'eau est absorbée par la végétation, qui enlève efficacement les polluants.
L'irrigation lente est un processus qui utilise une partie de la terre et permet à l'eau de couler assez lentement pour ne pas dépasser la capacité du sol à absorber l'eau et enlever les impuretés sans qu'il ne soit surchargé. La sylviculture est semblable à l'irrigation lente, dans laquelle la sylviculture utilise une grande quantité de terre pour traiter les eaux usées, en plantant des fleurs ou des arbres qui fleuriront pendant le processus de traitement. L’aquaculture utilise la plante aquatique et des espèces animales pour traiter des eaux usées, ce qui est semblable au processus des marécages artificiels.
Il y a aussi des systèmes de séparation alternatifs qui peuvent conserver de l'eau. Un tel système sépare l'eau des toilettes de l'eau de la douche et des lave-vaisselle, pour que l'eau de la douche et des lave-vaisselle puisse être minimalement traitée et utilisée pour arroser la pelouse. Il y a aussi des toilettes incinératrices, des toilettes chimiques et des toilettes qui compostent les déchets et les évacuent quand ils sont rendus sécuritaires pour l'environnement.
Si les processus de traitement des eaux usées peuvent enlever presque toutes les substances nuisibles, comment les eaux usées peuvent-elles polluer des sources d'eau potable ?
Les sources d'eau potable peuvent être contaminées de plusieurs façons. Tout d'abord, ce ne sont pas tous les déchets qui sont filtrés à la station d'épuration. Une étude par Sierra Légal a trouvé que plus de 90 milliards de litres de déchets non traités sont déversés dans les Grands Lacs chaque année. C'est comme si on déversait plus de 100 piscines olympiques de déchets non traités dans les Grands Lacs chaque jour! Des centaines de milliards de déchets non traités sont déversés dans des eaux canadiennes chaque année. Ce graphique montre le niveau de traitement des eaux usées municipales au Canada basé sur les gens qui ont des systèmes d'égout municipaux. Quoique le pourcentage de gens qui ne reçoivent aucun traitement ou seulement le traitement primaire diminue, 24% des Canadiens ne bénéficient pas des équipements de traitement des eaux usées qui sont capables d'enlever la majorité des substances nuisibles.
Proportion des Canadiens qui ont un traitement des eaux usées selon le type de traitement
Une fuite dans les réseaux d'égout peut polluer les lacs et les rivières. Beaucoup de villes, particulièrement les plus vieilles, ont combiné des systèmes d'égout qui rassemblent des déchets domestiques dans les mêmes tuyaux que les systèmes d'eaux pluviales. Pendant les lourdes précipitations, les égouts absorbent plus d'eau que leur capacité normale. Quand cela arrive, une combinaison de déchets non traités et d'eaux pluviales est déversée directement dans l'environnement. On appelle cela un double refoulement de dégoût (DRD). En 2001, Vancouver fut englouti par 22 milliards de litres d'eaux usées qui furent déversés dans l'environnement par un DRD. Des fuites non accidentelles ou des contournements peuvent arriver durant les réparations ou une panne de courant. En 2001, l'Ontario a annoncé 144 contournements d'égout majeurs.
Quelques villes souhaitent déposer des déchets non traités dans les océans et les rivières parce que c'est une solution rapide comparée à un traitement complet et efficace. Un rapport publié par Sierra Légal a trouvé que 22 villes canadiennes dont Victoria, Dawson, Montréal, Saint John, Halifax et St. John's rejettent leurs déchets non traités directement dans les océans et les rivières. Bien que ce ne soient pas tous les déchets qui sont rejetés directement dans les océans, ces six villes produisent 400 millions de litres de déchets non traités chaque jour! Montréal déverse autour de 3,6 milliards de litres de déchets non traités dans le fleuve St-Laurent chaque année et Victoria est la seule grande ville canadienne qui déverse tous ses déchets dans l'océan sans aucune tentative d'améliorer le système. Victoria déverse plus de 34 milliards de litres de déchets non traités dans des voies navigables chaque année et il affirme encore aujourd'hui que ses actions ne nuisent pas à l'environnement!
Halifax et St John ont comme plan de construire des équipements de traitement des eaux usées, mais en attendant ils déversent toujours respectivement 65,7 milliards de litres et 33 milliards de litres de déchets non traités dans l'océan Atlantique. Pour plus d'informations sur la pollution de l'eau, consulter la fiche d'information La pollution de l'eau ou Opération Pollution d’Eau.
En ce qui concerne les déchets industriels? Des installations d'épuration publiques peuvent-elles vraiment enlever tous ces produits chimiques et toxiques?
Les déchets commerciaux et industriels ne sont pas envoyés directement aux stations d'épuration publiques parce que le système de traitement public ne peut pas enlever tous les polluants. Les eaux usées commerciales et industrielles sont habituellement divisées en quatre catégories suivantes et traitées en conséquence:
Certaines eaux usées peuvent être traitées sur place et réutilisées dans l'établissement à des fins diverses.
Quelques stations d'épuration sont conçues pour traiter des eaux usées industrielles.
Certaines eaux usées sont semblables aux eaux usées domestiques et peuvent être envoyées à la station d'épuration publique ou l'eau peut être prétraitée et envoyée à la station d'épuration publique.
Les eaux usées de certains processus sont très toxiques et doivent être traitées sur place ou traitées comme des déchets dangereux.
Il y a plus de 23 000 substances et produits chimiques différents dans les biens de consommation et dans les processus industriels au Canada et ils ne cessent d'augmenter. Certaines de ces substances sont difficiles à contrôler et peuvent causer des problèmes de pollution majeure. Pour plus d'informations sur les polluants émergents, consultez Contaminants émergents ou lisez l'article du Canadian Press intitulé « Look at everyday chemicals in water, Ontario told ». Pour plus d'informations sur les sources de pollution, y compris les façons de réduire au minimum la pollution de l'eau, consultez la feuille de faits La pollution de l'eau.
La fondation de l’eau potable sûre a des programmes éducatifs qui peuvent compléter les informations trouvées dans cette fiche d'informations. Opération goutte d’eau surveille les contaminants chimiques qui sont trouvés dans l'eau, il est utilisé à des fins scientifiques. Il surveille comment l'eau est utilisée, d'où elle provient et combien elle coûte. Opération Goutte d’Eau met sur pied des cours qui peuvent être utilisés dans les matières suivantes: sciences sociales, maths, biologie, chimie et sciences. Opération de l’Esprit d’Eau présente une perspective des Premières Nations sur l’eau et les questions qui s’y rattachent. Elle est conçue pour des études amérindiennes ou des classes de sciences sociales. Opération de l’eau saine surveille la qualité de l'eau potable au Canada et dans le monde entier et est conçue pour le domaine de la santé, des sciences et des sciences sociales. Opération Pollution d’Eau se concentre sur les causes de la pollution de l'eau et sur la manière dont elle est traitée et a été conçue pour les sciences sociales et les sciences. Pour avoir accès à plus d'informations sur ces activités éducatives et sur les fiches d'informations supplémentaires, visitez le site Web de la Fondation de l’Eau Potable Sûre à www.safewater.org.
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Ressources:
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