Normes relatives à la qualité physico-chimique des eaux industrielles usées déversées dans les rivières

MEL - Prélèvement d'échantillons d'eau de la Lys pour analyse (2017)
Prélèvement par la MEL d’échantillons d’eau de surface de la Lys pour analyse devant l’usine Clarebout (2017)

Pollution organique

Origine et effets de la pollution organique
Les rejets renfermant des substances organiques sont à l’origine d’une consommation de l’oxygène présent dans le milieu aquatique qui les reçoit et peuvent, s’ils sont trop abondants, tuer le poisson par asphyxie. Une pollution par les matières organiques peut se caractériser par différents paramètres dont principalement :

    • La Demande Chimique en Oxygène ou DCO représente la quantité d’oxygène consommée, exprimée en milligrammes par litre, par les matières oxydables chimiquement contenues dans un effluent. Selon la méthode normalisée, il s’agit de l’oxydation par un excès de dichromate de potassium (K2Cr2O7) en milieu acide et à l’ébullition, des matières oxydables contenues dans l’effluent. La DCO constitue un précieux paramètre indicateur de la présence de polluants dans les eaux résiduaires. Elle est représentative de la majeure partie des composés organiques mais également de sels minéraux oxydables (sulfures, chlorures…).
      Les eaux résiduaires industrielles peuvent fréquemment atteindre des valeurs de plusieurs grammes par litre en demande chimique en oxygène.
    • La Demande Biologique en Oxygène au bout de 5 jours ou DBO5 exprime la quantité d’oxygène nécessaire à la destruction ou à la dégradation des matières organiques d’une eau par les micro-organismes du milieu. Pour une eau naturelle superficielle (rivière, étang,…), ce paramètre traduit la consommation d’oxygène relative au phénomène d’auto-épuration. Le dosage de la DBO5, qui traduit l’effet des transformations biochimiques relatives à la majeure partie des composés carbonés, est réalisé par comparaison entre la teneur initiale en oxygène dissous et la teneur résiduelle dans l’effluent après incubation à l’obscurité pendant 5 jours à 20 °C. Les valeurs de DBO5 mesurées dans l’industrie peuvent être très faibles pour des eaux résiduaires peu biodégradables et aller jusqu’à plusieurs grammes par litre dans des secteurs comme l’agro-alimentaire.
    • Le rapport DCO/ DBO5 : ce rapport donne une indication sur la biodégradabilité des effluents. Pour un rapport inférieur à 3, l’effluent est facilement biodégradable ; au delà de 5, l’effluent est difficilement biodégradable.
      Les flux de DCO peuvent s’exprimer en équivalent habitant (rejet moyen de 120 g/j par habitant).

Matières en suspension (MES)

L’importance des matières en suspension dans l’eau réduit la luminosité et abaisse la productivité du milieu récepteur du fait, en particulier, d’une chute de l’oxygène dissous consécutive à une réduction des phénomènes de photosynthèse et préjudiciable à la vie aquatique. Les effets mécaniques des matières en suspension sont également importants.
Les matières en suspension sont de nature à engendrer des maladies chez le poisson et même l’asphyxie par colmatage des branchies. Par ailleurs, les matières décantables sédimentent dans les zones de frayes et réduisent les possibilités de développement des végétaux et des invertébrés de fond (agissant ainsi sur l’équilibre global de la chaîne alimentaire du système aquatique), posant ainsi un problème d’entretien des cours d’eau. Les matières en suspension (MES) sont mesurées par pesée après filtration ou centrifugation et séchage à 105°C. Les procédés de séparation par filtration font appel, à des disques en fibres de verre dont la mise en œuvre fait partie intégrante du mode opératoire. La méthode par centrifugation est plus particulièrement réservée au cas où les méthodes par filtration ne
sont pas applicables par suite d’un risque élevé de colmatage des filtres.

Les MES comprennent :

    • les matières décantables : elles correspondent aux MES qui se déposent au repos pendant une durée fixée conventionnellement à 2 heures. Elles sont mesurées par lecture directe du volume occupé au fond d’un cône de décantation par le décantat,
    • les matières colloïdales : elles représentent la différence entre les MES et les matières décantables.
      Par ailleurs, les matières en suspension sont constituées de matières minérales et de matières organiques, ou matières volatiles en suspension (M.V.S.).
      Les flux de MES peuvent s’exprimer en équivalent habitant (flux moyen de 90 g/j par habitant).

Pollution azotée

Origine et effets de la pollution azotée
L’azote peut se trouver dans les eaux industrielles sous quatre formes, dont la somme constitue l’azote global (NGL) :

    • L’azote organique (R–NH2) pouvant avoir comme origine :
      • la décomposition des déchets organiques (protéines, polypeptides, acides aminés),
      • les rejets organiques d’origine humaine ou animale (urée),
      • les rejets industriels et notamment ceux de l’industrie des engrais azotés,
      • les adjuvants de certains détergents.
    • L’azote ammoniacal : selon les conditions du pH, il se trouve dans les eaux sous forme ionisée (NH4+), peu néfaste vis-à-vis de la faune aquatique, ou sous forme hydratée (NH3) qui, en revanche, peut entraîner de graves conséquences sur les milieux récepteurs du fait de sa toxicité. L’ammoniaque provoque, même à de faibles concentrations, des lésions branchiales chez les poissons, qui limitent les échanges entre le sang et le milieu extérieur. Dans la plupart des eaux superficielles, dont le pH est compris entre 6,5 et 8,5, la plus grande partie de l’azote ammoniacal se trouve sous forme ionisée, donc peu toxique.
    • Les nitrites : ils peuvent être présents dans l’eau sous forme non ionisée d’acide nitreux (HNO2) ou ionisée (NO2-). La première forme, qui apparaît dans certaines conditions de température et de pH, est la plus toxique pour les organismes vivants. Dans le sang, les nitrates ont la faculté de se fixer sur l’hémoglobine et de bloquer l’échange en oxygène (méthémoglobine). Les nitroamines (issues de la combinaison des nitrites et des protéines dans le tube digestif) sont soupçonnées d’être cancérigènes.
    • Les nitrates (NO3-) : en eux-mêmes, ils semblent peu toxiques vis-à-vis de la faune aquatique. L’azote des nitrates avec, dans une moindre mesure, celui des nitrites et de l’ammoniaque, est l’un des éléments nutritifs majeurs des végétaux, dans lesquels il est métabolisé pour fournir essentiellement des protéines, des acides nucléiques et les polymères des parois cellulaires. Les nitrates constituent un facteur d’eutrophisation qui se traduit par une croissance excessive des algues et des plantes et une consommation supplémentaire de l’oxygène dissous, entraînant une dégradation du milieu aquatique. Les nitrates (dont la concentration maximale admissible dans l’eau potable est de 50 mg/l) sont susceptibles d’être réduits en nitrites dans le tube digestif.
      Outre sa toxicité intrinsèque, l’azote ammoniacal se transforme en nitrites, puis nitrates (cycle de l’azote) et consomme de l’oxygène. Il contribue donc à des situations d’anoxie des milieux aquatiques.
      Les flux d’azote réduit NR (NR =azote organique + azote ammoniacal) peuvent s’exprimer en équivalent habitant (flux moyen de 15 g NR/j par habitant).

Pollution toxique

Un certain nombre de substances présentes dans les rejets industriels peuvent, même à dose infinitésimale, être dangereuses pour le milieu aquatique.
Les substances pouvant entraîner une pollution toxique peuvent être rangées en 2 groupes suivant leur origine :

    • Les produits d’origine minérale tels que certains métaux et métalloïdes (mercure, cadmium, plomb, arsenic…).
    • Les produits d’origine organique : ce sont très souvent des produits de synthèse (organo-halogénés, organo-phosphorés…), des dérivés nitrés, certaines
      huiles.

Les métox
Le métox est un paramètre de pollution toxique utilisé notamment par les Agences de l’Eau pour percevoir des redevances taxant la pollution des eaux. Le métox concerne l’arsenic et les 7 métaux suivants : mercure, cadmium, plomb, nickel, cuivre, chrome et zinc.
Le métox permet d’exprimer la pollution toxique chronique et subaiguë d’effluents ou plus généralement de liquides aqueux. Chacun des éléments mesurés est affecté d’un coefficient qui est d’autant plus élevé que la toxicité à long terme est importante ; ainsi le mercure et le cadmium sont multipliés par 50, l’arsenic et le plomb par 10, le nickel et le cuivre par 5 et le chrome et le zinc par 1. Ces coefficients ont été définis à partir de tests biologiques et sur validation d’experts.
Le métox est exprimé par la somme par unité de temps (généralement la journée) de la masse d’éléments multipliés respectivement par les coefficients définis ci-dessus (ainsi un rejet de 2 g/j de mercure et de 10 g/j de cuivre donne 2 × 50 + 10 × 5 = 150 g de métox/j).
Ce paramètre permet un premier tri des rejets et donne une vision globale d’une forme de pollution ; il convient d’être particulièrement prudent dans l’interprétation des résultats notamment en fonction des phénomènes de synergie et d’antagonismes possibles entre les entités présentes et surtout des spéciations des éléments et de leur bio disponibilité.
Les flux de métox peuvent s’exprimer en équivalent habitant (rejet moyen de 0,23 g/j par habitant).

Métaux lourds (Métox) rejetés par CL Warneton en 2018

CL Warneton - Rejet métaux lourds dans la Lys en 2018
Source : L’Avenir (26/06/2019)

Niveaux d’émission des eaux industrielles

Les niveaux d’émission mentionnés dans le document de référence pour l’ensemble du secteur agro-alimentaire sont les suivants:

      • DBO5 : < 25mg/l ;
      • DCO : <125mg/l ;
      • MES : >50mg/l ;
      • N-Ntot : >10mg N/l ;
      • P-Ptot : 0,4 – 5mg P/l.

Les condition sectorielles applicables à l’établissement, à savoir d’une part l’arrêté royal du 3 août 1976 portant le règlement général relatif aux déversements des eaux usées dans les eaux de surface ordinaires, dans les égouts publics et dans les voies artificielles d’écoulement des eaux pluviales et d’autre part l’arrêté royal du 2 octobre 1985 déterminant les conditions sectorielles de déversement des eaux usées provenant du secteur des pommes de terre dans les eaux de surface ordinaires et dans les égouts publics prescrives les conditions suivantes :

      • DBO5 : < 60mg/l ;
      • DCO : <360mg/l ;
      • MES : >60mg/l ;
      • N-Ntot : >10mg N/l ;
      • P-Ptot : 0,4 – 5mg P/l.

La demande permis sollicite les normes suivantes, exprimées en moyennes journalières à respecter en percentile 100 (soit tous les jours de l’année) :

      • DBO5 : 15mg/l, soit 28,8kg/j ;
      • DCO : 150mg/l, soit 288kg/j, la norme fixée étant de 135mg/l, soit 259,2kg/j ;
      • MES : 30mg/l, soit 57,6kg/j ;
      • N-NH4 : 5mg N/l, soit 9,6kg/J ;
      • N-N Kjeldahl : 6mg N/l, soit 11,52kg/j ;
      • N-NO3 : 15mg N/l, soit 28,8kg/j ;
      • P-Ptot : 15mg P/l en valeur journalière et 10mg P/l en moyenne hebdomadaire, soit respectivement 28,8kg/j et 134,4kg/semaine.

Rapporté à la capacité de production sollicitée de 1.140T/j de produits finis, l’établissement sollicite les niveaux d’émission suivantes :

      • DBO5 : 25,3 g/t ;
      • DCO : 227,4 g/t ;
      • MES : 50,3 g/t ;
      • N-NH4 : 8,42 g/t ;
      • N-N Kjeldahl : 10,105 g/t ;
      • N-Ntot calculée : 37 g/t ;
      • N-NO3 : 25,26 g/t ;
      • P-Ptot : 25,26 g/t en valeur journalière et 16,84g/t en moyenne hebdomadaire.

Source : Permis unique du 3 février 2012 (p. 56 & 57)

Résultats des analyses de la MEL sur aux prélèvements de 2017 et 2018

L’équivalent habitant (EH)

Selon la SPGE, l’équivalent-habitant est une notion théorique, établie sur base d’un grand nombre de mesures, qui exprime la charge polluante d’un effluent, quelle que soit l’origine de la pollution, par habitant et par jour.

Un EH correspond à un rejet moyen journalier de 180 litres d’effluent présentant une charge de 90 g de MES, 60 g de DBO5, 135 g de DCO, 9.9 g d’azote total et 2 g de phosphore total.

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