Vues: 222 Auteur: Carie Publish Heure: 2025-04-27 Origine: Site
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● Comprendre les niveaux de traitement des eaux usées
>> Qu'est-ce que le traitement des eaux usées secondaires?
>> Les trois niveaux principaux de traitement des eaux usées
● Progrès historiques et mandats fédéraux
● Fraction actuelle des Américains avec traitement des eaux usées secondaires
>> Distribution des installations
>> Systèmes de traitement des eaux usées sur place (OWTS)
● Comment fonctionne le traitement secondaire
>> Technologies de traitement biologique
● Avantages pour la santé environnementale et publique du traitement secondaire
>> Infrastructure vieillissante
>> Règlements environnementaux
>> Limitations du système sur place
● Études de cas: traitement secondaire en action
>> New York
>> Communautés du Midwest rural
>> Les initiatives de réutilisation de l'eau de Californie
● Tendances futures du traitement des eaux usées
>> Réutilisation de l'eau et récupération des ressources
>> Infrastructure et surveillance intelligentes
>> Adaptation du changement climatique
● FAQ
>> 1. Quelle est la différence entre le traitement des eaux usées primaires, secondaires et tertiaires?
>> 2. Pourquoi certains Américains n'ont-ils pas de traitement d'égouts secondaires?
>> 3. Comment le traitement secondaire profite-t-il à l'environnement?
>> 4. Les usines de traitement des eaux usées américaines suivent-elles la croissance démographique?
>> 5. Quelles sont les tendances futures du traitement des eaux usées américaines?
● Citation
Le traitement des eaux usées est la pierre angulaire de la santé publique et de la protection de l'environnement aux États-Unis. À mesure que l'urbanisation et les activités industrielles augmentent, il en va de même pour le besoin de traitement des eaux usées efficaces. Parmi les différents niveaux de traitement, Le traitement des eaux usées secondaires est le minimum obligatoire pour la plupart des rejets municipaux, conçu pour éliminer au moins 85% de la matière organique et des solides en suspension des eaux usées. Mais quelle fraction d'Américains bénéficie de ce niveau de traitement? Cet article explore la réponse, plongeant dans l'histoire, les statistiques actuelles, les processus de traitement et les défis futurs du traitement des eaux usées secondaires aux États-Unis
Le traitement des eaux usées secondaires fait référence au traitement biologique des eaux usées après un traitement primaire (élimination physique des solides). Cette étape utilise des micro-organismes pour décomposer la matière organique, réduisant considérablement les polluants avant la libération de l'eau dans l'environnement ou subit un traitement supplémentaire.
Processus clés:
- Systèmes de boues activées
- Filtres qui coulent
- contacteurs biologiques rotatifs
Taux d'élimination typiques:
- matière organique (BOD5): ≥85%
- Solides en suspension: ≥ 85%
Pour comprendre le traitement secondaire, il est important de connaître les autres niveaux:
1. Traitement primaire: Il s'agit de la phase initiale où les grands solides, le grain et les matériaux flottants sont physiquement retirés par le dépistage et la sédimentation. Il supprime généralement environ 30 à 40% des solides en suspension et de la matière organique.
2. Traitement secondaire: la phase biologique où les microbes consomment de la matière organique dissoute et suspendue. Il améliore considérablement la qualité de l'eau en réduisant la demande biochimique d'oxygène (DBO) et en suspendu les solides d'environ 85%.
3. Traitement tertiaire (avancé): Ce stade facultatif élimine en outre les nutriments tels que l'azote et le phosphore, les agents pathogènes et autres polluants pour répondre aux normes environnementales plus strictes ou à des fins de réutilisation de l'eau.
La Clean Water Act (CWA) de 1972 a marqué un tournant en exigeant que toutes les usines de traitement des eaux usées municipales fournissent au moins un traitement secondaire ou un traitement plus rigoureux si nécessaire pour la qualité de l'eau. Le financement et les réglementations fédérales ont entraîné une expansion spectaculaire des infrastructures de traitement.
- 1972: seulement environ 85 millions d'Américains servis par un traitement secondaire
- 2008: 223 millions d'Américains (72% de la population) ont servi par au moins un traitement secondaire
- 2020: D'autres améliorations et extensions se poursuivent, en mettant de plus en plus l'accent sur l'élimination des nutriments et la réutilisation de l'eau
La mise en œuvre de la CWA a conduit à la construction de milliers de nouvelles usines de traitement et à des améliorations existantes, améliorant considérablement la qualité des voies navigables américaines.
- En 2008: 223 millions d'Américains (72% de la population américaine) sont desservis par des usines de traitement des eaux usées centralisées fournissant au moins un traitement secondaire.
- Environ 3,8 millions sont desservis par des installations fournissant moins que le traitement secondaire.
- Environ 79 millions reposent sur des fosses septiques sur place, et non sur un traitement municipal centralisé.
- Près de 15 000 travaux de traitement publique (POTWS) traitent et déchargent plus de 34 milliards de gallons d'eaux usées aux États-Unis.
- 37,5% des POTWs avaient un traitement avancé (tertiaire) en 2022, dépassant les normes secondaires.
- La grande majorité des plantes municipales centralisées fournissent au moins un traitement secondaire, comme l'exige la loi.
Graphique: Population américaine par type de traitement des eaux usées
| Type de traitement | La population a servi (des millions) | % de la population américaine |
|---|---|---|
| Traitement secondaire ou supérieur | 223 | 72% |
| Moins que secondaire | 3.8 | 1,2% |
| Systèmes septiques sur place | 79 | 25% |
Des études récentes suggèrent qu'environ 25% des ménages américains utilisent des systèmes sur place comme les fosses septiques, une estimation plus élevée que les enquêtes précédentes. Ces systèmes ne sont pas régulés aussi strictement que les plantes municipales et peuvent ne pas fournir de traitement secondaire.
Les systèmes sur place impliquent généralement une fosse septique qui fournit un traitement primaire (stabiliser les solides) et un champ de drainage pour le traitement à base de sol. Bien qu'ils soient efficaces dans les zones à basse densité, ils peuvent échouer ou provoquer une contamination des eaux souterraines si elles sont mal entretenues ou installées dans des sols inadaptés.
1. Traitement primaire: élimination physique des grands solides et sédimentation.
2. Traitement secondaire: dégradation biologique de la matière organique dissoute et suspendue.
3. Désinfection: suit souvent un traitement secondaire pour tuer les agents pathogènes.
4. Traitement avancé / tertiaire: élimination supplémentaire des nutriments, des métaux ou des contaminants si nécessaire.
- Processus de boues activées: la méthode la plus courante, où l'air est pompé dans des réservoirs d'aération pour stimuler la croissance microbienne qui digère les polluants organiques.
- Filtres de ruissellement: les eaux usées passent sur un lit de supports couverts de micro-organismes qui consomment de la matière organique.
- Contacteurs biologiques rotatifs: les grands disques rotatifs partiellement submergés dans les eaux usées soutiennent les biofilms microbiens qui traitent l'eau.
[Infographie: processus de boues activées]
- Les eaux usées entrent dans des réservoirs d'aération.
- Les micro-organismes consomment des polluants organiques.
- Le mélange s'installe dans des clarificateurs secondaires.
- L'eau traitée est libérée ou envoyée pour un traitement supplémentaire.
Le traitement secondaire joue un rôle crucial dans:
- Réduction de la demande biologique en oxygène (DBO): la baisse inférieure signifie moins d'épuisement de l'oxygène dans la réception des eaux, protégeant la vie aquatique.
- Élimination des solides en suspension: réduit la turbidité et la sédimentation, améliorant la clarté de l'eau et la qualité de l'habitat.
- Réduction des agents pathogènes: Bien que la désinfection soit souvent séparée, le traitement secondaire réduit les charges pathogènes.
- Prévenir l'eutrophisation: En réduisant la matière organique, le traitement secondaire aide à limiter les proliférations d'algues basées sur les nutriments.
De nombreuses usines de traitement américaines ont des décennies, nécessitant des améliorations pour maintenir la conformité et l'efficacité. Selon l'American Society of Civil Engineers (ASCE), l'infrastructure américaine des eaux usées a obtenu une note 'd + ' ces dernières années, soulignant la nécessité d'investir.
- Les tuyaux corrodés et l'équipement obsolète augmentent le risque d'échecs et de pollution.
- Les lacunes de financement aux niveaux fédéral, étatique et local entravent les efforts de modernisation.
L'augmentation de la population et de l'étalement urbain exercent une pression sur les installations existantes, ce qui stimule le besoin d'expansion et de modernisation.
- Les zones métropolitaines sont souvent confrontées à des défis de capacité.
- Les nouveaux développements nécessitent une connexion avec les systèmes existants ou les nouvelles usines de traitement.
Des normes plus strictes de l'EPA pour la qualité de l'eau et l'élimination des nutriments provoquent des améliorations du traitement secondaire au traitement avancé dans de nombreuses régions.
- La pollution des nutriments (azote et phosphore) est une cause majeure de zones mortes dans des corps comme le golfe du Mexique.
- De nombreux États nécessitent une élimination accrue des nutriments au-delà du traitement secondaire.
Les systèmes septiques, bien que prévalent dans les zones rurales, peuvent échouer ou polluer les eaux souterraines si elles ne sont pas correctement entretenues et ne fournissent généralement pas de traitement secondaire.
- Les systèmes septiques défaillants contribuent à des problèmes localisés de qualité de l'eau.
- La mise à niveau ou la connexion des zones rurales aux systèmes municipaux est coûteuse et complexe.
- Les usines de traitement des eaux usées de New York desservent plus de 8 millions de personnes.
- Toutes les plantes fournissent au moins un traitement secondaire, avec de nombreuses améliorations à l'élimination avancée des nutriments.
- La ville décharge de l'eau traitée dans l'océan Atlantique et les voies navigables environnantes.
- De nombreuses petites villes comptent sur des systèmes de lagune fournissant un traitement secondaire.
- Les systèmes de lagune utilisent des processus naturels mais nécessitent de grandes zones terrestres.
- Certaines communautés utilisent toujours un traitement primaire ou des fosses septiques en raison de contraintes de coût.
- La Californie est un leader dans la mise à niveau des usines de traitement secondaire à un traitement tertiaire ou avancé.
- Les eaux usées traitées sont réutilisées pour l'irrigation, la recharge des eaux souterraines et les utilisations industrielles.
- Cela réduit la demande d'eau douce et aide à gérer les conditions de sécheresse.
- De plus en plus, les eaux usées sont considérées comme une ressource pour l'eau, l'énergie et les nutriments.
- Des technologies comme les bioréacteurs membranaires et les systèmes de récupération des nutriments gagnent du terrain.
- Les capteurs et l'IA aident à optimiser les processus de traitement et à détecter les défaillances tôt.
- Les données en temps réel améliorent l'efficacité opérationnelle et la conformité.
- Les usines de traitement doivent se préparer à des événements météorologiques extrêmes qui peuvent submerger les systèmes.
- Des conceptions résistantes aux inondations et des options de traitement décentralisées sont explorées.
Quelle fraction des Américains a un traitement d'égouts secondaire?
Depuis les dernières données complètes, environ 72% des Américains sont desservis par des usines de traitement des eaux usées centralisées fournissant au moins un traitement secondaire, comme l'exige la loi fédérale. Cette fraction a augmenté régulièrement depuis les années 1970, reflétant des investissements importants dans la santé publique et la protection de l'environnement. Cependant, environ un quart des Américains comptent sur des systèmes sur place, qui peuvent ne pas fournir le même niveau de traitement. Les mises à niveau continu, les réglementations plus strictes et une meilleure collecte de données sont essentielles pour assurer une gestion sûre et efficace des eaux usées pour tous les Américains.
L'avenir du traitement des eaux usées aux États-Unis réside dans la modernisation de l'infrastructure vieillissante, l'expansion des technologies de traitement avancé et l'intégration de la récupération des ressources et de la réutilisation de l'eau pour relever les défis croissants de la santé environnementale et publique.
Le traitement primaire supprime les grands solides et les sédiments à travers les processus physiques. Le traitement secondaire utilise des processus biologiques pour dégrader la matière organique et les solides en suspension. Le traitement tertiaire (avancé) élimine encore les nutriments, les agents pathogènes et les contaminants pour atteindre des normes de qualité de l'eau plus élevées.
Environ 25% des Américains utilisent des systèmes sur place comme les fosses septiques, qui sont courantes dans les zones rurales sans accès aux infrastructures d'égouts centralisées. Ces systèmes peuvent ne pas fournir de traitement secondaire et sont régulés différemment des plantes municipales.
Le traitement secondaire réduit considérablement la pollution organique et les agents pathogènes, améliorant la qualité de l'eau dans les rivières, les lacs et les zones côtières. Cela protège la vie aquatique, la santé publique et les utilisations des eaux récréatives.
Bien que la plupart des zones urbaines soient desservies par un traitement secondaire ou supérieur, les infrastructures vieillissantes et l'urbanisation rapide remettent en question la capacité et l'efficacité de nombreuses plantes. Des investissements et une modernisation continus sont nécessaires pour suivre le rythme.
Les tendances comprennent la mise à niveau des technologies de traitement avancées, l'intégration de la réutilisation de l'eau, l'amélioration de l'élimination des nutriments et l'expansion du traitement centralisé aux zones mal desservies. La pression réglementaire et la sensibilisation du public stimulent ces améliorations.
[1] https://www.statista.com/statistics/1473528/Distribution-Wastewater-Treatment-Plants-Usa-By-Type/
[2] https://csss.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastewater-treatment-factsheet
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/us-wastewater-secondary-treatment-equipment-market
[4] https://www.epa.gov/nutritpollution/sources-and-solutions-wastewater
[5] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/npdes_secondary_treatment_report_March2013.pdf
[6] https://www.everycrsreport.com/files/20141030_98-323_440BEACB2B941A29C1C27A784B1F11A70AA3F459.pdf
[7] https://iwaponline.com/wp/article/25/9/927/97569/household-level-wastewater-management-andispososal
[8] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/mstr-ch3.pdf
