Le traitement biologique des eaux usées utilise des bactéries vivantes pour éliminer les contaminants des eaux usées afin de ne pas nuire à la qualité de l’eau et à la vie aquatique. Les maisons, les industries et les fermes rejettent de l’eau polluée par les déchets des toilettes, les sous-produits des processus de fabrication, les douches, les abattages d’animaux et les éviers, entre autres sources. Afin de restaurer la clarté de l’eau, de neutraliser les odeurs et d’éliminer les contaminants, les eaux usées et les eaux de ruissellement doivent passer par plusieurs étapes avant de pouvoir être rejetées en toute sécurité dans l’environnement. Le traitement biologique des eaux usées est généralement la deuxième étape de ce processus et se concentre sur la réduction de la quantité de matériaux exigeant de l’oxygène dans l’eau.
Les eaux usées sont conduites par des tuyaux dans un système de traitement soit sur place, comme une fosse septique ou un biofiltre, soit dans une usine de traitement des eaux. L’emplacement et le processus nécessaires pour rendre les eaux usées sûres dépendent des réglementations de traitement dans une région donnée. En règle générale, la première étape, ou étape principale, du traitement des eaux usées consiste à collecter les eaux usées dans un réservoir et à laisser les solides lourds se déposer au fond, tandis que les solides gras flottent vers le haut. Ces solides sont ensuite écrémés et laissés au fur et à mesure que l’eau se déplace, soit vers l’environnement extérieur, soit vers l’étape secondaire, le traitement biologique des eaux usées.
Une fois que la majeure partie des déchets solides a été éliminée des eaux usées, la plupart des contaminants restants sont des déchets solubles ou des déchets dissous dans l’eau. Parce qu’il est dissous, il ne peut pas être facilement éliminé avec un filtre. Un système de traitement biologique des eaux usées introduit des bactéries simples dans les eaux usées et permet aux organismes de se nourrir des déchets organiques solubles. Les bactéries éliminent les déchets dissous de l’eau, produisant un sous-produit solide qui peut être éliminé avec un filtre. Les bactéries aident également à figer les déchets moins solubles qui ne sont pas mangés, les transformant en floc, qui peuvent être filtrés. Le floc se compose d’amas de solides qui sont en suspension plutôt que dissous dans un liquide.
Le traitement biologique des eaux usées cible les déchets ayant une demande en oxygène, ou les déchets qui abaisseront la teneur en oxygène dissous (OD) dans l’eau. Un OD faible peut nuire aux milieux aquatiques en étouffant les plantes et les animaux qui ont besoin d’une certaine quantité d’oxygène pour survivre. Un problème similaire se pose lorsque des éléments nutritifs tels que l’azote et le phosphore sont rejetés dans un milieu aquatique, provoquant une eutrophisation. L’eutrophisation se produit lorsque les nutriments libérés favorisent la croissance excessive de certaines plantes et algues, qui consomment de l’oxygène et étouffent d’autres animaux et plantes. Le phosphore, l’azote et la plupart des déchets exigeants en oxygène sont organiques, de sorte que le traitement biologique des eaux usées est souvent efficace pour éliminer ces menaces.
Les types de déchets qui peuvent être introduits dans un système de traitement biologique des eaux usées peuvent varier, car la croissance bactérienne s’adaptera pour favoriser les cellules les plus capables de consommer les déchets à portée de main. Le traitement biologique des eaux usées se produit généralement dans un réservoir extérieur, ce qui rend le processus vulnérable aux changements de température saisonniers. Ce n’est généralement pas un problème, car les bactéries s’adapteront rapidement aux variations de chaleur sans qu’il soit nécessaire d’installer un système de chauffage ou de refroidissement. Une fois cette étape secondaire terminée, les eaux usées peuvent passer à une étape tertiaire, qui comprend souvent une microfiltration ou une désinfection chimique.