Les boues de traitement des eaux usées, ou biosolides, sont constituées d’un mélange d’eau et de déchets solides créés comme sous-produit des processus de traitement des eaux usées. Les eaux usées sont produites lorsque 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. Afin d’éviter d’endommager la qualité de l’eau extérieure ou la vie aquatique, un traitement de l’eau est effectué pour restaurer la clarté, éliminer les odeurs et éliminer les contaminants des eaux usées avant qu’elles ne puissent être rejetées en toute sécurité dans l’environnement. Habituellement, les boues de traitement des eaux usées sont créées au cours des étapes primaires et secondaires de ce processus.
Une fois que les eaux usées sont acheminées par des tuyaux dans une fosse septique ou une installation de traitement, la première étape du traitement des eaux usées consiste à collecter les eaux usées dans un réservoir de sédimentation. Une fois dans le réservoir, les solides lourds peuvent se déposer au fond et les solides flottants montent vers le haut, créant à la fois une couche sus-jacente et sous-jacente de boues brutes de traitement des eaux usées, avec de l’eau prise en sandwich entre les deux. La couche supérieure de boues est généralement composée de graisses, d’huiles et d’autres graisses, tandis que la couche inférieure contient des solides lourds tels que des matières fécales humaines ou animales. Les boues primaires brutes sont ensuite épaissies et retirées du réservoir avant que les bactéries ne puissent en digérer une trop grande quantité.
L’eau de l’étage primaire se dirige soit vers l’environnement extérieur, soit vers l’étage secondaire, le traitement biologique des eaux usées, où sont produites les boues de traitement des eaux usées secondaires. Étant donné que la majeure partie des solides a été éliminée lors de la première étape, les déchets dans les restes d’eau sont pour la plupart dissous et difficiles à éliminer avec un filtre. Les systèmes d’eaux usées biologiques introduisent des bactéries simples dans les eaux usées et laissent les organismes se nourrir des déchets organiques solubles. En digérant et en éliminant les déchets de l’eau, les bactéries produisent un sous-produit solide qui peut être éliminé à l’aide d’un filtre. Après un traitement ultérieur, ces biosolides peuvent parfois être utilisés comme engrais.
Comme les eaux usées contiennent souvent des produits chimiques toxiques et des agents pathogènes, l’élimination sûre des boues de traitement des eaux usées est importante. L’élimination consiste généralement à traiter les boues par digestion anaérobie, à déshydrater les biosolides résultants pour former des gâteaux de boue, puis à envoyer les gâteaux de boue à une décharge. La digestion anaérobie se produit dans un réservoir hermétique où les bactéries se nourrissent de la matière organique des boues dans un environnement sans oxygène. Les gaz produits par ce processus de digestion peuvent parfois être exploités pour créer du biogaz, une source d’énergie renouvelable utilisée pour le chauffage ou la propulsion des véhicules.
La digestion aérobie, ou décomposition assistée par des bactéries en milieu oxygéné, des boues de traitement des eaux usées peut également être utilisée. Bien que plus rapide que la digestion anaérobie, la digestion aérobie est plus coûteuse à exploiter car elle est très énergivore. Sur les sites à petite échelle, le compostage peut également être utilisé pour traiter les boues. Le compostage mélange les déchets avec des matières organiques riches en carbone, comme le bois ou la paille, et permet la digestion des bactéries aérobies. Le procédé se traduit par une production de chaleur et de biosolides qui peuvent parfois être utilisés comme engrais, en fonction du contenu des déchets et de la réglementation locale.