Performance comparative des boues activées et des bassins de stabilisation des eaux usées pour l’élimination des polluants et des agents pathogènes dans des stations d’épuration à grande échelle en Égypte

Pourquoi le traitement des eaux usées compte au quotidien

Dans de nombreux pays arides, y compris l’Égypte, les eaux usées traitées sont de plus en plus réutilisées pour irriguer les cultures et les espaces verts. Cela est logique dans un monde qui se réchauffe et où les ressources en eau douce diminuent, mais cela soulève une question importante pour la santé publique : quelle est la qualité de cette eau, surtout lorsqu’elle peut encore contenir des agents infectieux ? Cette étude suit le parcours des eaux usées à travers deux grandes stations d’épuration en Égypte, comparant l’efficacité de chacune pour éliminer la matière organique, les nutriments et les microbes pathogènes avant que l’eau soit rejetée ou réutilisée.

Deux approches différentes pour traiter l’eau polluée

Les chercheurs se sont concentrés sur deux stations à grande échelle desservant des centaines de milliers à des millions de personnes. Une station, appelée WWTP‑A, utilise un système de « boues activées », où les eaux usées sont mélangées avec de l’oxygène et des communautés bactériennes denses qui dégradent rapidement la pollution organique. L’autre, WWTP‑B, repose sur une série de bassins de stabilisation à ciel ouvert. Dans ces bassins, la lumière du soleil, les algues et des micro‑organismes naturels nettoient progressivement l’eau au fur et à mesure qu’elle progresse d’un bassin à l’autre. Les deux usines fonctionnent dans le même climat général et traitent des eaux similaires, ce qui les rend idéales pour une comparaison côte à côte.

Quelle est leur efficacité pour éliminer la pollution ?

L’équipe a prélevé des échantillons d’eau entrante et sortante chaque mois pendant sept mois et a mesuré des indicateurs courants de pollution. Cela comprenait la demande chimique et biologique en oxygène (DQO et DBO), qui renseignent sur la quantité de matière organique présente, ainsi que des nutriments comme l’azote et le phosphore susceptibles d’alimenter des proliférations d’algues s’ils sont rejetés dans les rivières ou canaux. La station à boues activées a éliminé presque 90 % de la DQO et plus de 80 % de la DBO, produisant un effluent beaucoup plus clair et pauvre en matière organique. Le système de bassins, en revanche, n’a réduit en moyenne qu’environ 56 % de la DQO et de la DBO, avec des performances très variables dans le temps. De fortes concentrations d’algues et de matières végétales en décomposition dans les bassins expliquent probablement des niveaux organiques plus élevés à la sortie. Pour les nutriments, les deux stations ont réduit l’azote et le phosphore, mais la filière à boues activées s’en est de nouveau mieux sortie, en particulier pour le phosphore, éliminé par absorption biologique et par complexation chimique.

Qu’en est‑il des bactéries nuisibles ?

Au‑delà des paramètres classiques de qualité de l’eau, l’étude a suivi de grands groupes de bactéries témoins de contamination fécale, comme les coliformes totaux et Escherichia coli, ainsi que des pathogènes spécifiques tels que Salmonella, Pseudomonas, Staphylococcus et Listeria. Les deux stations ont réduit les concentrations bactériennes de plusieurs ordres de grandeur, grâce à la décantation, à la mortalité naturelle et, dans le cas des boues activées, à une bonne agglomération et élimination des bactéries avec les boues. La station à boues activées a systématiquement obtenu des réductions logarithmiques légèrement supérieures à celles des bassins, en particulier pour les espèces pathogènes qui ont tendance à adhérer aux particules. Pourtant, même après traitement, des nombres mesurables de bactéries et de pathogènes demeuraient dans l’eau finale des deux systèmes, indiquant qu’un rejet ou une réutilisation sans protections supplémentaires peut encore comporter un risque d’infection.

Le défi caché : des virus qui passent au travers

Parce que les virus sont minuscules et souvent plus résistants que les bactéries, les chercheurs ont aussi mesuré plusieurs virus humains et marqueurs viraux, y compris les adénovirus, les rotavirus, un phage bactérien appelé crAssphage, et les coliphages somatiques. Ils ont constaté que les niveaux viraux ne diminuaient que d’environ un à trois ordres de grandeur, bien moins que les réductions observées pour les bactéries. La station à boues activées a en général mieux performé pour certains virus, comme l’adénovirus, tandis que les bassins ont fait mieux pour d’autres, mais aucune des deux technologies ne les a systématiquement réduits à des niveaux très bas. Les tests statistiques ont montré que les indicateurs bactériens usuels ne prédisent pas de façon fiable la quantité de virus résiduelle, soulignant que le respect des normes bactériennes en vigueur n’implique pas automatiquement que l’eau soit sûre vis‑à‑vis des infections virales.

Ce que cela implique pour une réutilisation sûre de l’eau

Pour les pays qui doivent réutiliser des eaux usées traitées pour faire face à la rareté de l’eau, cette étude envoie un message clair. Les stations modernes à boues activées peuvent surpasser les systèmes de bassins simples pour l’élimination de la pollution organique, des nutriments et des bactéries, mais les deux approches peinent à éliminer les virus humains résistants. Se fier uniquement aux contrôles bactériens traditionnels dans la réglementation peut donner une fausse impression de sécurité, car les virus peuvent persister même lorsque les taux bactériens semblent acceptables. Les auteurs recommandent que les gestionnaires intègrent des objectifs et des marqueurs spécifiques aux virus, comme le crAssphage, pour évaluer la performance du traitement. Ajouter des étapes de traitement complémentaires ou des mesures de protection — en particulier là où des personnes peuvent toucher ou inhaler des gouttelettes issues d’eaux réutilisées — sera essentiel pour transformer les eaux usées d’un risque sanitaire en une ressource fiable.

Citation: Kamel, M.A., Rizk, N.M., Gad, M. et al. Comparative performance of activated sludge and waste stabilization ponds for the removal of pollutants and pathogens in full-scale wastewater treatment plants in Egypt. Sci Rep 16, 5266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35933-4

Mots-clés: traitement des eaux usées, boues activées, bassins de stabilisation, réutilisation de l’eau, virus d’origine hydrique