A Scalable Decentralized Greywater Treatment Framework for Academic Institutions in Developing Regions
Cette étude démontre qu'un système de filtration à lit fixe multimédia, peu coûteux et évolutatif, utilisant du gravier, du sable de silice et du charbon actif en poudre, traite efficacement les eaux grises institutionnelles dans une université bangladaise, atteignant une élimination significative des polluants clés et produisant un effluent conforme aux normes de la FAO pour l'irrigation et le rejet.
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L'eau est le sang vital de toute communauté, pourtant, dans de nombreux endroits, l'eau que nous utilisons puis rejetons est traitée comme un déchet plutôt que comme une ressource. Dans les établissements d'enseignement, où des milliers de personnes vivent, étudient et se lavent quotidiennement, le volume d'eau s'écoulant des éviers, des douches et des machines à laver est immense. Cette eau, appelée eaux grises, se distingue des eaux usées fortement contaminées provenant des toilettes ; elle contient du savon, des particules alimentaires et des produits chimiques de nettoyage, mais ne possède pas les agents pathogènes dangereux présents dans les excréments humains. Le défi pour les universités des régions en développement n'est pas seulement de trouver suffisamment d'eau douce pour leurs campus, mais aussi de déterminer quoi faire des vastes quantités d'eau qu'elles utilisent chaque jour. Si elle n'est pas traitée, cette eau grise s'écoule dans les étangs et les drains locaux, transportant des polluants qui peuvent nuire à l'environnement et épuiser les nappes phréatiques mêmes dont ces communautés dépendent. La question à laquelle sont confrontés les ingénieurs et les scientifiques est de savoir si cette eau utilisée peut être nettoyée de manière assez simple et peu coûteuse pour être réutilisée pour des tâches telles que l'arrosage des jardins ou la chasse d'eau des toilettes, transformant ainsi un passif en un atout local.
Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies Hajee Mohammad Danesh, dans le nord du Bangladesh, ont entrepris de répondre à cette question en testant un système de filtration simple et à bas coût, conçu pour un environnement universitaire. L'équipe a collecté des échantillons d'eaux grises brutes provenant de divers points de l'université, notamment des lignes de drainage près des dortoirs étudiants et des zones d'eau stagnante où les eaux usées s'étaient accumulées. Ils ont analysé l'eau pour comprendre exactement sa composition, mesurant les niveaux d'acidité, la quantité de matière organique et la concentration de produits chimiques spécifiques comme les nitrates, le phosphore et le bore. Les résultats ont montré que l'eau brute était fortement polluée, avec des niveaux très bas d'oxygène dissous et des concentrations élevées de contaminants qui seraient nocifs pour la vie aquatique et inappropriés pour l'irrigation. L'eau était essentiellement une soupe de détergents et de déchets organiques, s'écoulant sans contrôle de l'université vers le paysage environnant.
Pour s'attaquer à ce problème, les chercheurs ont construit une colonne de filtration simple dans leur laboratoire, imitant un système qui pourrait être mis à l'échelle pour l'ensemble de l'université. Le dispositif était un tube vertical rempli de trois couches distinctes de matériaux, disposées du bas vers le haut. La couche de base consistait en du gravier grossier pour capturer les gros débris comme les feuilles et le plastique. Au-dessus se trouvait un lit de sable de silice, qui agit comme un écran fin pour piéger les particules en suspension plus petites. La dernière couche, la plus critique, était du charbon actif en poudre, une forme de carbone hautement poreuse connue pour sa capacité à saisir et à retenir les produits chimiques et les odeurs dissous. Les chercheurs ont versé l'eau grise brute dans le haut de cette colonne et ont laissé la gravité la tirer à travers les couches, collectant l'eau qui émergeait au fond pour voir à quel point elle était devenue plus propre.
Les résultats de cette expérience ont été frappants. À mesure que l'eau passait à travers le gravier, le sable et le charbon, le système de filtration éliminait une partie significative des polluants. La quantité de matière organique, mesurée par la demande chimique en oxygène, a chuté de 50 à 70 %. Le système était encore plus efficace pour éliminer les nitrates et le bore, réduisant leurs niveaux respectivement de 80 à 90 % et de 80 à 85 %. Les matières en suspension, ces minuscules particules qui rendent l'eau trouble, ont été réduites de 75 à 80 %, et les niveaux de phosphore ont chuté de 40 à 50 %. L'eau sortant du bas du filtre était claire et répondait aux normes de sécurité fixées par l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture pour l'irrigation, ce qui signifie qu'elle pouvait être utilisée en toute sécurité pour arroser les paysages de l'université sans nuire aux plantes ou au sol.
Cependant, l'étude a également révélé les limites de cette approche simple. Bien que le filtre soit excellent pour éliminer les particules solides et de nombreux produits chimiques, il n'a pas modifié de manière significative la quantité totale de solides dissous dans l'eau, ni augmenté les niveaux d'oxygène, qui sont restés bas. Cela signifie que bien que l'eau soit assez propre pour l'arrosage des plantes, elle pourrait encore nécessiter des étapes de traitement supplémentaires, telles que l'aération, avant de pouvoir être rejetée dans des étangs naturels ou utilisée à d'autres fins. Les chercheurs ont conclu que cette méthode de filtration multicouche offre une solution viable, abordable et évolutive pour les institutions académiques des régions en développement. En mettant en œuvre un tel système, les universités pourraient réduire leur dépendance vis-à-vis des eaux souterraines douces, diminuer leurs factures d'eau et prévenir la pollution des cours d'eau locaux, créant ainsi un cycle plus durable de l'utilisation de l'eau directement sur leurs propres campus.
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