Demande biochimique en oxygène / DBO (HU) : Différence entre versions

Version du 26 mars 2020 à 15:10

Traduction anglaise : Biochemical oxygen demand / BOD

Dernière mise à jour : 26/3/2020

Quantité d'oxygène qu'il faut fournir à un échantillon d'eau pour minéraliser, par voie biochimique (oxydation par des bactéries aérobies), les matières organiques biodégradables contenues dans l'eau.

Sommaire

1 Que représente la demande biologique en oxygène et quel est l'intérêt du paramètre
2 Consommation de l'oxygène et évolution de la DBO au cours du temps
3 Notion de $ DBO_5 $
- 3.1 Biodégradabilité des substances et danger pour le milieu récepteur

Que représente la demande biologique en oxygène et quel est l'intérêt du paramètre

La Demande Biochimique en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène ou DCO) sont les deux paramètres expérimentaux importants régulièrement utilisés pour caractériser la quantité de matière organique contenue dans l'eau et pour apprécier les risques induits de désoxygénation du milieu.

Il n’est en effet pas possible, dans des conditions analytiques et financières réalistes, de régulièrement inventorier toutes les substances organiques susceptibles d’être contenues dans l'eau d'un cours d’eau ou d'un effluent urbain, et d’en mesurer la concentration. La mesure de la DBO a été (avec l’oxydation au permanganate en 4 heures) l’une des premières méthodes développées dès le début du XXème siècle en Angleterre pour simuler les effets résultant des processus de biodégradation qui se produisent quand on déverse de la matière organique dans une rivière bien oxygénée. Elle ne constitue pas une mesure réelle de la quantité de matière organique ou de celle des espèces réductrices présentes. Elle représente en fait la réponse expérimentale d'un modèle de biodégradation.

La mesure de la Demande Biochimique en Oxygène d’un échantillon d’eau permet de quantifier la quantité de matières pouvant être, en milieu aérobie et en une durée durée donnée, dégradées par les micro-organismes ou oxydées (substances sous forme réduite comme les sulfures, sulfites, nitrites, ions ferreux…).

Consommation de l'oxygène et évolution de la DBO au cours du temps

Dans le cas des eaux usées urbaines d’origine domestique, la demande d’oxygène mesurée relève essentiellement de la respiration des micro-organismes qui vont dégrader la matière organique contenue dans l’échantillon, c’est-à-dire la matière biodégradable qu’il contient. La consommation en oxygène résultante évolue généralement dans le temps selon une courbe voisine de celle de la figure 1, dans laquelle on note $ DBO_t $ la quantité d'oxygène consommée au bout de t jours.

Figure 1 : Consommation d'oxygène au cours du temps en l'absence de substance inhibitrice ; $ DBO_t $ représente la quantité d'oxygène consommée au bout de t jours.

A 20°C, au bout de 3 semaines, l’oxydation biologique des composés carbonés d’une eau résiduaire urbaine d’origine domestique est quasiment achevée. Ce délai a permis aux bactéries nitrifiantes qui vont oxyder l’azote ammoniacal en nitrites puis en nitrates de se développer malgré leur lente croissance. Au bout d’un mois et demi, la totalité des composés carbonés et azotés biodégradables ont été oxydés et assimilés par les micro-organismes. La consommation en oxygène correspondant à ces deux phases est appelée « DBO ultime ». La consommation en oxygène à 21 jours ($ DBO_21 $) est appelée « DBO carbonée ».

Notion de $ DBO_5 $

Il est difficile d'attendre plusieurs semaines pour connaître la quantité de matières organiques contenue dans un effluent. On a donc très vite recherché un indicateur représentatif nécessitant une durée d'analyse plus courte.

La plupart des pays on choisit la consommation en oxygène à 5 jours ; la $ DBO_5 $ correspond en effet à l’oxydation de la pollution la plus rapidement biodégradable.

La $ DBO_7 $, qui a longtemps été utilisée dans les pays scandinaves, est bien sûr légèrement supérieure à la $ DBO_5 $. La norme NF EN 1899-1 mentionne un rapport $ \frac{DBO_7}{DBO_5} $ pour des eaux décantées compris entre 1,1 et 1,2. Pour des eaux usées domestiques non décantées, ce rapport est de l’ordre de 1,2 (+/- 3%). Sur des effluents d’origine industrielle riches en substances très rapidement biodégradables (saccharose) ce rapport est proche de 1 (de même que le rapport $ \frac{DCO}{DBO_21}. Il est à noter que la <math>DBO_5 $ peut ne pas être bien représentative de la pollution carbonée biodégradable, lorsque les effluents contiennent de la matière organique caractérisée par de longues chaînes complexes (graisses, hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, cellulose, etc…).

Biodégradabilité des substances et danger pour le milieu récepteur

Il convient aussi de mentionner que, pour le commun des mortels, le caractère biodégradable d’une substance contribue à lui ôter tout pouvoir dommageable pour l’environnement. Il n’en est pas du tout ainsi. Par exemple, le rejet dans un cours d’eau de substances « naturelles » comme le sang ou le lait, peut, du fait de leur concentration extrêmement élevée en éléments très rapidement biodégradables, conduire à une désoxygénation rapide de l'eau, très dommageable pour la faune qu’il héberge. La $ DBO_5 $ de ces substances est de l’ordre de $ 100 g(O_2)/L $ pour le lait de vache et de $ 200 g(O_2)/L $ pour le sang de bovins. La concentration maximale en oxygène des eaux naturelles qui n’est que de $ 11 mg(O_2)/L $ à 10°C et de $ 8 mg(O_2)/L $ à 25°C, permet de comprendre l’ampleur du danger que le rejet de telles substances présente, malgré la difficulté de les considérer a priori comme des polluants.

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 ''<u>Traduction anglaise</u> : Biochemical oxygen demand / BOD''
-Quantité d'oxygène qu'il faut fournir à un échantillon d'eau
+<u>Dernière mise à jour</u> : 26/3/2020
-pour minéraliser, par voie biochimique (oxydation par des [[Bactérie (HU)|bactéries]] [[Aérobie (HU)|aérobies]]), les [[Matière organique / MO (HU)|matières organiques]]
-biodégradables contenues dans l'eau. Le principe de la mesure de la DBO repose
-sur le fait que, dans un échantillon donné sans relation avec l'air extérieur,
-les micro-organismes présents dans l'échantillon vont rapidement consommer
-l'oxygène pour dégrader les matières organiques. En pratique, un apport
-d'oxygène externe est nécessaire. La réaction de minéralisation étant lente on
-prend comme référence la quantité d'oxygène disparue au bout de cinq jours à
-°C. C'est la demande biochimique en oxygène en cinq jours ou DBO5. La DBO et
-la DBO5 s'expriment en milligrammes par litre (mg/L).
-La matière organique particulaire et dissoute, tout comme
+Quantité d'oxygène qu'il faut fournir à un échantillon d'eau pour minéraliser, par voie biochimique (oxydation par des [[Bactérie (HU)|bactéries]] [[Aérobie (HU)|aérobies]]), les [[Matière organique / MO (HU)|matières organiques]] biodégradables contenues dans l'eau.
-les éléments réducteurs inorganiques, jouent un rôle important dans les
-procédés et les processus d'épuration des eaux usées domestiques ou
-industrielles. Plusieurs paramètres ont été développés pour évaluer la
-concentration totale en espèces réductrices, et en évitant de ce fait les
-difficultés liées à la détermination des concentrations de nombreuses espèces
-chimiques. Toutes ces méthodes impliquent des réactions d'oxydation. Elles
-diffèrent dans le choix de l'oxydant et dans les conditions catalytiques dans
-lesquelles la réaction est réalisée. La mesure de la DBO est l'une des
-premières méthodes développées. Cette méthode est supposée simuler la
-résultante des processus de [[Biodégradation (HU)|biodégradation]]
-qui se produisent quand on déverse de la matière organique dans une rivière
-bien oxygénée. Elle ne constitue pas une mesure réelle de la quantité de matière
-organique ou de celle des espèces réductrices présentes. Il s’agit en fait de
-la réponse expérimentale d'un modèle de biodégradation.
-L’utilisation de la DBO comme indicateur, outre le temps
+==Que représente la demande biologique en oxygène et quel est l'intérêt du paramètre==
-nécessaire à sa détermination, pose plusieurs problèmes :
-* la répétabilité de l'expérience n'est habituellement pas meilleure que 15 à 20 % ;
+La Demande Biochimique en Oxygène (DBO) et la [[Demande chimique en oxygène / DCO (HU)|Demande Chimique en Oxygène]] ou DCO) sont les deux paramètres expérimentaux importants régulièrement utilisés pour caractériser la quantité de matière organique contenue dans l'eau et pour apprécier les risques induits de désoxygénation du milieu.
-* les matières organiques peu biodégradables ne sont pas pris en compte ;
+Il n’est en effet pas possible, dans des conditions analytiques et financières réalistes, de régulièrement inventorier toutes les [[Matière organique / MO (HU)|substances organiques]] susceptibles d’être contenues dans l'eau d'un cours d’eau ou d'un effluent urbain, et d’en mesurer la concentration. La mesure de la DBO a été (avec l’oxydation au permanganate en 4 heures) l’une des premières méthodes développées dès le début du XXème siècle en Angleterre pour simuler les effets résultant des processus de [[Biodégradation (HU)|biodégradation]] qui se produisent quand on déverse de la matière organique dans une rivière bien oxygénée. Elle ne constitue pas une mesure réelle de la quantité de matière organique ou  de  celle  des  espèces  réductrices  présentes.  Elle représente en  fait  la  réponse  expérimentale  d'un  modèle  de biodégradation.
+La mesure de la Demande Biochimique en Oxygène d’un échantillon d’eau permet de quantifier la quantité de matières pouvant être, en milieu aérobie et en une durée durée donnée, dégradées par les micro-organismes ou oxydées (substances sous forme réduite comme les sulfures, sulfites, nitrites, ions ferreux…).
-* certains produits toxiques peuvent inhiber l’action des bactéries et totalement fausser la mesure.
+==Consommation de l'oxygène et évolution de la DBO au cours du temps==
-D’autres méthodes sont disponibles pour évaluer la quantité
+Dans le cas des eaux usées urbaines d’origine domestique, la demande d’oxygène mesurée relève essentiellement de la respiration des micro-organismes qui vont dégrader la matière organique contenue dans l’échantillon, c’est-à-dire la matière biodégradable qu’il contient. La consommation en oxygène résultante évolue généralement dans le temps selon une courbe voisine de celle de la ''figure 1'', dans laquelle on note <math>DBO_t</math> la quantité d'oxygène consommée au bout de t jours.
-de matière organique contenue dans l’eau, comme la mesure de la [[Demande chimique en oxygène / DCO (HU)|demande chimique en oxygène]]
-(DCO), ou la détermination du [[Carbone organique total / COT (HU)|carbone
-organique]] dissous ou particulaire.
-[[Catégorie:Dictionnaire_DEHUA]]
+[[File:dbo_1.JPG|400px|center|thumb|<center>''<u>Figure 1</u> : Consommation d'oxygène au cours du temps en l'absence de substance inhibitrice ; <math>DBO_t</math> représente la quantité d'oxygène consommée au bout de t jours.''</center>]]
+A 20°C, au bout de 3 semaines, l’oxydation biologique des composés carbonés d’une eau résiduaire urbaine d’origine domestique est quasiment achevée. Ce délai a permis aux bactéries nitrifiantes qui vont oxyder l’azote ammoniacal en nitrites puis en nitrates de se développer malgré leur lente croissance. Au bout d’un mois et demi, la totalité des composés carbonés et azotés biodégradables ont été oxydés et assimilés par les micro-organismes. La consommation en oxygène correspondant à ces deux phases est appelée « ''DBO ultime'' ». La consommation en oxygène à 21 jours (<math>DBO_21</math>) est appelée « ''DBO carbonée'' ».
+==Notion de <math>DBO_5</math>==
+Il est difficile d'attendre plusieurs semaines pour connaître la quantité de matières organiques contenue dans un effluent. On a donc très vite recherché un indicateur représentatif nécessitant une durée d'analyse plus courte.
+La plupart des pays on choisit la consommation en oxygène à 5 jours ; la <math>DBO_5</math> correspond en effet à l’oxydation de la pollution la plus rapidement biodégradable.
+La <math>DBO_7</math>, qui a longtemps été utilisée dans les pays scandinaves, est bien sûr légèrement supérieure à la <math>DBO_5</math>. La norme NF EN 1899-1 mentionne un rapport <math>\frac{DBO_7}{DBO_5}</math> pour des eaux décantées compris entre 1,1 et 1,2. Pour des eaux usées domestiques non décantées, ce rapport est de l’ordre de 1,2 (+/- 3%). Sur des effluents d’origine industrielle riches en substances très rapidement biodégradables (saccharose) ce rapport est proche de 1 (de même que le rapport <math>\frac{DCO}{DBO_21}.
+Il est à noter que la <math>DBO_5</math> peut ne pas être bien représentative de la pollution carbonée biodégradable, lorsque les effluents contiennent de la matière organique caractérisée par de longues chaînes complexes (graisses, hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, cellulose, etc…).
+===Biodégradabilité des substances et danger pour le milieu récepteur===
+Il convient aussi de mentionner que, pour le commun des mortels, le caractère biodégradable d’une substance contribue à lui ôter tout pouvoir dommageable pour l’environnement. Il n’en est pas du tout ainsi. Par exemple, le rejet dans un cours d’eau de substances « ''naturelles'' » comme le sang ou le lait, peut, du fait de leur concentration extrêmement élevée en éléments très rapidement biodégradables, conduire à une [[Désoxygénation (HU)|désoxygénation]] rapide de l'eau, très dommageable pour la faune qu’il héberge. La <math>DBO_5</math> de ces substances est de l’ordre de <math>100 g(O_2)/L</math> pour le lait de vache et de <math>200 g(O_2)/L</math> pour le sang de bovins. La [[Concentration en oxygène dissous (HU)|concentration maximale en oxygène]] des eaux naturelles qui n’est que de <math>11 mg(O_2)/L</math> à 10°C et de <math>8 mg(O_2)/L</math> à 25°C, permet de comprendre l’ampleur du danger que le rejet de telles substances présente, malgré la difficulté de les considérer a priori comme des polluants.
+[[Catégorie:Oxygène_et_manque_d'oxygène_(HU)]]
+[[Catégorie:Pollution_carbonée_(HU)]]