Efficacité et limites du procédé A2O pour l’élimination simultanée des tensioactifs et des nutriments des eaux usées municipales

Pourquoi des eaux plus propres sont importantes

Chaque fois que nous lavons la vaisselle, faisons la lessive ou tirons la chasse, nous envoyons un mélange de restes alimentaires, de savon et de nutriments comme l’azote et le phosphore dans les canalisations. Si ces substances ne sont pas éliminées dans les stations d’épuration, elles peuvent alimenter des proliférations algales toxiques, nuire à la faune et menacer l’eau potable. Cette étude examine dans quelle mesure un schéma de traitement courant, appelé procédé A2O, épure les eaux usées municipales à la fois des détergents et des nutriments, et où résident ses points faibles en exploitation réelle sur une année complète.

Comment cette ligne de traitement est organisée

La station étudiée se situe dans la province de Yazd en Iran et utilise un système biologique en trois étapes : un bassin anoxique, un second à très faible oxygénation, et un troisième aéré. Les eaux usées passent d’abord par des grilles et un dégrilleur, puis circulent à travers ces bassins successifs, avant que les solides ne décantent dans un clarifieur et que l’eau épurée soit désinfectée. Chaque mois pendant un an, les chercheurs ont prélevé des échantillons à plusieurs points de ce parcours, testant la quantité de matière organique, de détergents, d’azote et de phosphore restant à chaque étape.

Ce que le système réussit très bien

La station s’est avérée très performante pour éliminer la pollution organique globale, mesurée par des paramètres connus sous les sigles DCO et DBO qui reflètent la quantité d’oxygène que l’eau consommerait si elle restait brute. Toutes saisons confondues, ces valeurs ont été réduites d’environ 96 à 98 %, laissant des concentrations finales bien en dessous des limites nationales pour le rejet et la réutilisation. Les détergents, représentés par un tensioactif domestique couramment utilisé nommé LAS, ont également été très efficacement éliminés, avec plus de 92 % de réduction en toutes saisons et les concentrations les plus faibles dans l’effluent final. La majeure partie de ce nettoyage s’est produite dans le bassin aéré, où des micro-organismes actifs dégradent les molécules de type savon.

Où le système montre des faiblesses

En revanche, le même système a été moins efficace pour les nutriments, en particulier l’azote sous forme de nitrate. Dans la ligne, l’ammonium issu des déchets est oxydé en nitrate dans le bassin aéré, mais une partie insuffisante de ce nitrate est transformée en azote gazeux inoffensif dans le bassin à faible oxygénation. En conséquence, la concentration de nitrate dans l’effluent final dépassait légèrement la limite nationale la plus stricte pour le rejet dans des puits d’infiltration souterrains, bien qu’elle respecte la norme pour les eaux de surface. L’élimination du phosphore était aussi globalement modeste, avec seulement environ un quart du phosphore entrant éliminé, malgré un procédé conçu pour favoriser les bactéries stockant le phosphore.

Pourquoi le phosphore reste difficile à éliminer

L’étude identifie plusieurs raisons pour lesquelles l’élimination du phosphore est restée insuffisante. Les boues issues du clarifieur sont déshydratées sur des lits de séchage puis en partie renvoyées au début de la ligne biologique. Dans ces lits de séchage, les conditions favorisent la libération du phosphore stocké vers l’eau, de sorte que le reflux apporte une charge supplémentaire en phosphore dans le premier bassin. Parallèlement, une partie des nitrates est également recyclée, transformant progressivement le premier bassin d’une zone véritablement sans oxygène en une zone faiblement oxygénée qui ne soutient pas pleinement les micro-organismes responsables de la capture et du stockage du phosphore. Les détergents eux-mêmes peuvent aussi stresser ces bactéries utiles à certaines concentrations, limitant encore la rétention du phosphore.

Ce que cela implique pour les stations futures

Globalement, les conclusions montrent que le procédé A2O peut de façon fiable extraire la matière organique et les détergents des eaux usées municipales jusqu’à des niveaux conformes voire supérieurs aux normes environnementales, mais qu’il est moins constant pour les nitrates et le phosphore. Pour les collectivités, cela signifie que l’installation d’un système A2O ne suffit pas : un réglage attentif de l’aération, du recirculat des boues et des sources de carbone est nécessaire pour que les micro-organismes bénéfiques puissent éliminer les nutriments comme prévu. Grâce à un tel ajustement fin, les usines existantes pourraient mieux protéger rivières, lacs et eaux potables tout en continuant à traiter le mélange quotidien de savons et de déchets de la vie moderne.

Citation: zarei Mahmoudabadi, T., Teimouri, F., Bagheri, A.H. et al. Efficacy and limitations of the A2O process in simultaneous removal of surfactants and nutrients from municipal wastewater. Sci Rep 16, 16196 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45194-w

Mots-clés: traitement des eaux usées, procédé A2O, élimination des détergents, pollution par les nutriments, eaux usées municipales