lundi 22 mai 2017

DCO, DBO : les MO de l’eau

Les matières organiques des eaux résiduaires  sont a priori des matières oxydables. Elles sont principalement composées de chaine carbonées plus ou moins complexes, plus ou moins polymérisées. Mais leur dégradabilité dans le milieu naturel va varier de façon importante selon leur degré de complexité et de polymérisation. La  décomposition  de ces matières organiques dans le milieu naturel nécessite de l’oxygène, consommé prioritairement par les micro-organismes responsables de cette dégradation. L’intense activité biologique qui résulte de cette dégradation va entrainer un appauvrissement du milieu en oxygène, pouvant entrainer dans certains cas, une asphyxie des cours d’eau, pouvant aboutir à la mort de la faune aquatique. Cette caractéristique de biodégradabilité des matières organiques issues des eaux résiduaires fait qu’elles sont considérées comme des matières polluantes.
Le contenu d'une eau en matières oxydables responsables de son appauvrissement en oxygène dissous peut être évalué en mesurant la quantité d’oxygène nécessaire pour les dégrader. On utilise pour cela deux paramètres différents : la demande chimique en oxygène ou DCO, qui donne une mesure de la quantité totale de matières réduites dans l'eau (qu'elles soient biodégradables ou non), et la demande biologique ou DBO5, qui donne une mesure des matières polluantes biodégradables. Cet article de l’AgroReporter a pour objectif de présenter les principes de mesure de ces paramètres et d’en donner quelques éléments d’interprétation.










La demande chimique en oxygène (DCO) 
Elle s'exprime en milligramme par litre (mg/l) d'oxygène et correspond à la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder dans des conditions opératoires définies, les matières organiques présentes dans un échantillon donné. L'oxydation est réalisée ici par un réactif ayant un pouvoir d'oxydation puissant (le permanganate de potassium à chaud en milieu acide). La quantité de réactif consommé pour l'oxydation des matières organiques présentes correspond à la DCO. Cette mesure permet d’apprécier la quantité totale de composés chimiquement oxydables dans l’échantillon, très majoritairement représentée par la matière organique, qu’elle soit biodégradable ou non. Cette mesure réalisée sur phase liquide dans le cadre des eaux est le pendant de la détermination de la teneur en carbone organique des sols par la méthode Anne.

La demande biochimique en oxygène 
Les phénomènes d'auto-épuration des eaux superficielles résultent de la dégradation des charges organiques par les micro-organismes du milieu. Cette activité tend à consommer de l'oxygène. C'est cette diminution du milieu en 'oxygène qui est mesurée en laboratoire par la DBO5. A 20°C, la dégradation des matières organiques commence immédiatement. Réalisée dans des conditions standard de température et de pH, il a été retenu d'exprimer la DBO5 en mg/l d'oxygène consommé pendant 5 jours à 20°C. Elle représente donc la part biodégradable de la charge organique des eaux résiduaires. La différence DCO – DBO5 correspond à la part peu ou non dégradable de la matière organique dans le milieu. Plus la part biodégradable de cette charge organique est importante et plus l’effluent pourra être traité de façon biologique en station d’épuration. Plus cette partie biodégradable est faible et moins le traitement biologique sera efficace.

Rapport DCO/DBO 
Plus que la différence entre DCO et DBO5, c’est le rapport DCO/DBO5 qui est le plus souvent utilisé par les exploitants de station d’épuration comme indicateur permettant de qualifier la biodégradabilité d’une eau résiduaire :
  • DCO/DBO < 2 : effluent facilement biodégradable ;
  • 2 < DCO/DBO < 4 : effluent moyennement biodégradable ;
  • DCO/DBO > 4 : effluent difficilement biodégradable. 
Dans le cadre d’effluents difficilement biodégradables (lixiviats, effluents de distillerie, …), des prétraitements en amont des unités d’épuration permettent de « casser »  les chaines organiques complexes (méthanisation, UV). Les molécules organiques devenant plus simples, elles deviennent biodégradables et donc traitables en station biologique. 

Cependant, ce rapport ne renseigne pas sur la proportion de la charge organique non ou très difficilement biodégradable. Cette fraction réfractaire à la biodégradation est communément appelée DCO dure. Un protocole normalisé mis au point par l’IRSTEA permet d’apprécier précisément le niveau de cette DCO dure.  

Les outils analytiques permettant de mesurer et de qualifier la charge organique des eaux résiduaires sont donc nombreux. D’autres indicateurs existent encore pour caractériser la concentration en composés organiques d’une eau, notamment le carbone organique total (COT). Toutefois, DCO et DBO5 constituent les paramètres indicateurs de référence pour le gestionnaire de station de traitement des eaux usées. Ils servent autant à la caractérisation de la charge polluante entrante, qu’au dimensionnement des ouvrages, à la mesure de l’efficacité de traitement et à l’appréciation de la qualité de l’eau épurée. Rappelons qu’outre la maitrise de la qualité de réalisation des analyses par le laboratoire, la pertinence de tout résultat analytique obtenu reste essentiellement fonction de la représentativité de l’échantillon soumis à analyse.
Le laboratoire Auréa AgroSciences est accrédité par le Cofrac  pour les analyses d’eaux douces et d’eaux résiduaires, notamment pour les paramètres permettant de caractériser la charge organique.
N’hésitez pas à nous contacter.

Article coordonné par : Christophe Lechevallier – Responsable technique du pôle Eaux (Auréa AgroSciences)

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