Évaluation comparative des performances des coagulants chimiques dans le traitement des effluents laitiers : une approche de prise de décision multicritère

Pourquoi les usines laitières et les rivières sont liées

Derrière chaque verre de lait ou tranche de fromage se cache un flux d’eau contaminée. Les usines laitières utilisent de grandes quantités d’eau pour rincer, nettoyer et transformer les produits, et ces eaux usées sont riches en résidus de lait, en graisses et en agents de nettoyage. Si elles ne sont pas correctement traitées, les rivières et les lacs voisins peuvent rapidement perdre de l’oxygène et avoir du mal à soutenir les poissons et autres formes de vie. Cette étude examine comment une grande usine laitière au Bangladesh traite ses eaux usées, et comment des produits chimiques simples et peu coûteux peuvent rendre ce traitement à la fois plus efficace et plus facile à gérer.

Comment une usine laitière purifie son eau

Les chercheurs se sont concentrés sur une station d’épuration des effluents reliée à une grande usine laitière près de Dhaka, au Bangladesh. Cette station combine deux processus biologiques courants : l’un utilisant des micro-organismes en présence d’oxygène et l’autre fonctionnant en conditions anaérobies. Ensemble, ils décomposent la matière organique restante issue du traitement du lait. L’équipe a prélevé des échantillons d’eau à l’entrée et à la sortie de la station pendant trois saisons différentes — mousson, hiver et été — pour vérifier si l’installation pouvait maintenir de bonnes performances malgré les variations météorologiques et de production.

Vérifier si l’eau respecte les règles

Pour évaluer la performance, les scientifiques ont suivi plusieurs indicateurs standard de qualité de l’eau. Ils ont notamment mesuré la consommation d’oxygène par la dégradation organique (DBO et DCO), la quantité de minéraux dissous (TDS) et de particules fines en suspension (TSS), ainsi que le niveau d’acidité (pH). Ils ont comparé l’eau traitée de l’usine aux nouvelles limites nationales de rejet du Bangladesh. Sur les trois saisons, l’installation a réduit de façon constante la DBO et la DCO d’environ 97–98 %, et a diminué les solides dissous et en suspension de plus de 90 %. Le pH de l’eau est passé d’un léger caractère acide à l’entrée à une plage neutre et sûre à la sortie. En termes simples, le système de traitement existant transformait déjà des eaux usées laitières très polluées en une eau suffisamment propre pour respecter les normes environnementales nationales les plus récentes.

Pourquoi ajouter une aide chimique

Même avec un bon traitement biologique, les usines bénéficient souvent d’un prétraitement « primaire » réalisé en amont. Dans cette étude, l’équipe a exploré une étape basée sur la coagulation chimique, où des produits ajoutés provoquent l’agglomération et la décantation de minuscules particules et de certaines substances dissoutes. Ils ont testé trois coagulants couramment utilisés et peu coûteux — chlorure ferrique, sulfate ferreux et chlorhydrate de polyaluminium — associés à la chaux, qui aide à ajuster l’alcalinité et à renforcer la formation des flocs. À l’aide d’essais en éprouvette reproduisant des tanks réels, ils ont essayé différentes combinaisons de doses puis mesuré la quantité de pollution supplémentaire éliminée. Aucun mélange chimique unique n’était optimal pour tous les polluants, posant un dilemme concret : quelle option choisir si l’on veut maîtriser plusieurs problèmes de qualité de l’eau simultanément ?

Laisser des outils décisionnels désigner le favori

Pour résoudre ce dilemme, les chercheurs ont emprunté des outils à la science de la décision connus sous le nom de méthodes de prise de décision multicritère. Plutôt que d’évaluer chaque combinaison chimique par un seul indicateur, ces méthodes pondèrent les performances selon plusieurs objectifs à la fois — ici, l’amélioration de la DBO, de la DCO, des TDS et des TSS. L’équipe a appliqué trois techniques de classement distinctes, chacune reposant sur une approche mathématique différente mais donnant la même importance aux quatre paramètres de pollution. De façon remarquable, les trois méthodes ont désigné le même gagnant : un mélange de chaux et de sulfate ferreux, tous deux à 100 milligrammes par litre. Cette combinaison a éliminé environ 94 % de la DBO, 86 % de la DCO, 52 % des solides dissous et 94 % des solides en suspension, offrant une performance robuste et équilibrée plutôt que d’exceller sur un seul indicateur.

Ce que cela signifie pour une eau plus propre et un traitement abordable

Pour le grand public, le message clé est que des procédés chimiques relativement simples, guidés par des outils de comparaison rigoureux, peuvent rendre le traitement des eaux usées laitières à la fois plus propre et plus fiable. L’usine bangladaise respecte déjà des normes nationales strictes, mais l’ajout d’un prétraitement chimique optimisé — en particulier la chaux plus le sulfate ferreux à la dose identifiée — peut alléger la charge sur les unités biologiques et fournir une marge de sécurité à mesure que la production augmente. L’étude montre que, au lieu de procéder par essais ou de se concentrer sur un seul indicateur de pollution, les exploitants peuvent utiliser des méthodes de classement structurées pour choisir la recette chimique qui protège le mieux les rivières et les communautés tout en restant abordable et pratique à exploiter.

Citation: Al Jobair, A., Kwoshik, M.M.K., Ahmed, T. et al. Comparative performance evaluation of chemical coagulants in dairy wastewater treatment: a multi-criteria decision-making approach. Sci Rep 16, 13097 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42339-9

Mots-clés: eaux usées laitières, traitement par coagulation, industrie du Bangladesh, normes d'effluents, méthodes de prise de décision