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Demande biochimique en oxygène (DBO)

Qu'est-ce que la demande biochimique en oxygène (DBO) ?

La demande biochimique en oxygène (DBO) représente la quantité d'oxygène consommée par les bactéries et autres micro-organismes pendant qu'ils décomposent la matière organique dans des conditions aérobies à une température donnée.

La DBO est utilisée pour évaluer l'impact à court terme des effluents d'eaux usées sur les niveaux d'oxygène des eaux réceptrices. La DBO est utilisée pour représenter la partie organique des eaux usées qui demande de l'oxygène à divers endroits du processus, de l'influent à l'effluent. La DBO peut également être utilisée pour modéliser les processus des stations d'épuration afin d'accroître l'efficacité et l'efficience du traitement des eaux usées.

DCO et DBO

Comme la DBO, la demande chimique en oxygène (DCO) peut être utilisée pour estimer la quantité de charge organique dans un échantillon d'eau. La DCO décrit la quantité d'oxygène nécessaire à la dégradation chimique des polluants, tandis que la DBO indique la quantité d'oxygène nécessaire à la dégradation biologique des polluants par les micro-organismes.

Pourquoi mesurer la demande biochimique en oxygène ?

La demande biochimique en oxygène, également connue sous le nom de demande biologique en oxygène, est un paramètre important du traitement de l'eau. Lorsque les eaux usées sont déversées dans l'environnement, elles peuvent introduire une pollution sous forme de contenu organique dans les eaux réceptrices. Des concentrations élevées de matières organiques peuvent appauvrir les niveaux d'oxygène dissous dans l'eau, entraînant des conséquences négatives sur l'environnement et la réglementation.

Pour aider à déterminer l'impact et finalement limiter la quantité de pollution organique dans l'eau, la DBO est une mesure essentielle. L'USEPA et l'EA autorisent également l'utilisation du carbone organique total (COT) lorsqu'il est corrélé à la DBO ou à la DCO.

Chez Hach®, vous trouverez les équipements de test, les ressources, les formations et les logiciels dont vous avez besoin pour surveiller avec succès la DBO dans votre application de processus spécifique.

Produits recommandés pour la surveillance de la demande biochimique en oxygène

Instruments DBO

Les instruments DBO Hach, combinés aux réactifs DBO Hach, aident les stations d'épuration des eaux usées à obtenir une mesure optimale de la DBO.

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Réactifs DBO

Hach s'engage à fournir des réactifs de haute qualité pour les analyses de routine et les analyses difficiles de l'eau.

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Bouteilles

Hach propose des bouteilles pour l'échantillonnage, le stockage, les tests DBO et la distribution.

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Quels procédés nécessitent une surveillance de la demande biochimique en oxygène ?

Traitement des eaux usées municipales et industrielles

Les eaux entrantes dans les stations d'épuration sont riches en matières organiques et la station d'épuration doit réduire la "charge organique" avant de rejeter l'eau dans le milieu récepteur.

La demande en oxygène est utile pour mesurer les charges de déchets, évaluer l'efficacité des processus de traitement et assurer la conformité des effluents.

  • Traitement primaire

    Les clarificateurs, ou bassins de sédimentation, ralentissent le débit des eaux usées pour permettre aux solides en suspension de se déposer. Les écrémeurs de surface recueillent les graisses, les huiles et les huiles flottantes. Grâce à l'utilisation de ces moyens mécaniques et physiques, environ 30 % de la matière organique est retirée des eaux usées et est acheminée vers la zone de gestion des solides de la station. Les clarificateurs, ou bassins de sédimentation, ralentissent le débit des eaux usées pour permettre aux solides en suspension de se déposer. Les écrémeurs de surface recueillent les graisses, les huiles et les huiles flottantes. Grâce à ces moyens mécaniques et physiques, environ 30 % de la matière organique est retirée des eaux usées et est acheminée vers la zone de gestion des solides de la station. En surveillant la DBO dans le traitement primaire, la station d'épuration peut contrôler l'efficacité de ce processus.

  • Traitement secondaire

    Ce procédé utilise des organismes vivants pour aider à réduire les matières organiques. Dans le bassin d'aération, les bactéries et les micro-organismes convertissent les matières organiques biodégradables en dioxyde de carbone et en eau. Grâce à cette conversion, les matières organiques sont réduites, ce qui réduit la demande en oxygène.

  • Limites de rejet

    Les limites de rejet varient d'une usine à l'autre en fonction des caractéristiques des eaux réceptrices, des effets sur la vie aquatique, des utilisations récréatives et d'autres facteurs. Les permis de déversement spécifient une concentration maximale pour la DBO ou la DCO. Les limites varient en fonction des eaux réceptrices.

Pour assurer la conformité, il est nécessaire de mesurer la DBO ou la DCO de l'eau d'arrivée à l'entrée de l'usine, avant les processus de tamisage mécanique, et à l'effluent de l'installation à l'endroit désigné pour l'échantillonnage du rejet. Si la demande en oxygène de l'effluent dépasse les limites de rejet, les organismes de réglementation peuvent imposer des amendes. L'USEPA et l'EA autorisent également l'utilisation du COT lorsqu'il est corrélé avec la DBO ou la DCO.


Lors du choix d'une méthode d'analyse de la demande en oxygène, il est important de prendre en compte les éléments suivants :

  • L'application spécifique du test
  • L'oxydant qui sera utilisé
  • Le temps de réalisation du test
  • Exactitude et précision de la mesure.
Les bassins d'aération contribuent à réduire les matières organiques qui entrent dans la station d'épuration à partir des eaux d'arrivée. Les matières organiques biodégradables sont transformées en dioxyde de carbone et en eau.

Comment la demande biochimique en oxygène est-elle mesurée ?


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Méthode de dilution

Méthode de paillasse : DBO-mètre de laboratoire HQ430D avec capteur LBOD101

DBO-mètre de laboratoire HQ430D

Capteur Intellical LBOD101

Portable : Multi-Mètre HQ2200 avec capteur LBOD101

Multi-Mètre portable HQ2200

Capteur Intellical LBOD101

Titrage de Winkler :

Méthode Winkler 8215 avec titrateur numérique

Méthode Winkler 8332 avec titrateur numérique


Appareil DBO respirométrique BODTrak II de Hach

Méthode respirométrique ou manométrique

BODTrak II Respirometric BOD Apparatus

Limites du test DBO :

  • La DBO implique une longue période d'essai de cinq jours.
  • Les micro-organismes ne peuvent pas oxyder toutes les matières organiques présentes dans les déchets.
  • Les matières toxiques présentes dans l'eau peuvent tuer les micro-organismes.
  • Cette méthode n'est pas considérée comme très précise, avec un écart type relatif de 15 %.

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce qu'une graine, et comment est-elle utilisée dans la méthode de dilution de la DBO ?

Le terme "semence" désigne les micro-organismes qui consomment la matière organique biodégradable dans les échantillons pour la mesure de la DBO. Les eaux usées domestiques (influent et effluent) des stations de traitement biologique des eaux (avant désinfection), constituent la meilleure source de semences et donnent les résultats les plus reproductibles. D'autres sources, comme les eaux usées industrielles, peuvent ne pas contenir suffisamment de micro-organismes ou peuvent contenir des toxines qui empêchent les organismes de se développer. Si les eaux usées ne sont pas disponibles, préparez une solution de semences à partir d'une capsule lyophilisée telle que PolySeed ®. Quelle que soit la source de semences utilisée, elle exercera une certaine demande. Par conséquent, un contrôle de la semence doit être mesuré pour corriger cette demande. Les anciennes versions des méthodes standard pour l'examen de l'eau et des eaux usées indiquaient que l'absorption d'oxygène dissous (OD) de l'eau de dilution ensemencée devait se situer entre 0,6 et 1,0 mg/L ; les versions plus récentes indiquent un minimum de 2,0 mg/L. Consultez les méthodes standard actuelles ou votre responsable local de la réglementation pour vérifier cette exigence.

Lors de la détermination de la DBO, il est nécessaire de disposer d'une population de micro-organismes capables d'oxyder (ou de consommer) la matière organique biodégradable présente dans l'échantillon. S'il y a trop peu de germes présents dans l'échantillon, la consommation complète de la matière biodégradable peut ne pas avoir lieu, ce qui entraîne des résultats inexacts. Dans les échantillons tels que les échantillons d'affluents et les eaux d'effluents avant désinfection, ce n'est pas un problème car l'échantillon contient suffisamment de bactéries pour faire le travail. Cependant, dans certains types d'échantillons (comme certains déchets industriels, les déchets à haute température et les effluents traités), l'activité bactérienne n'est pas suffisante pour consommer les matières présentes. Dans ces cas, il faut ajouter de la semence. L'ensemencement est simplement une solution qui contient une population suffisante de bactéries. Hach propose PolySeed ®, une capsule de semence qui peut être ajoutée aux échantillons.

Les semences ont besoin d'un pH approprié, d'un contrôle de la température et de nutriments tels que le phosphore, le calcium et le magnésium pour une bonne croissance. Les coussins tampons de nutriments Hach fournissent les nutriments et le pH nécessaires.

Quelle est la meilleure source d'eau à utiliser pour la préparation et la dilution des échantillons selon la méthode DBO ?

Une eau de dilution de qualité est très importante lors du test DBO, car toute contamination de l'eau entraînera des problèmes lors du test.

L'eau distillée et l'eau déminéralisée sont couramment utilisées dans les tests DBO. Cependant, le moyen le plus pratique de produire de manière constante une eau à faible teneur en matières organiques est la distillation au permanganate alcalin. Les alambics commerciaux peuvent être configurés pour produire automatiquement une eau distillée de haute qualité. Lorsqu'un alambic est alimenté en eau chlorée, une partie du chlore peut être distillée avec l'eau. Si cela se produit, le chlore doit être détruit à l'aide de thiosulfate.

Il n'est pas recommandé d'utiliser de l'eau déminéralisée provenant d'une colonne d'échange d'ions. L'expérience a montré que l'eau déminéralisée, en particulier celle provenant d'un nouveau déminéralisateur avec une nouvelle résine, contient souvent des quantités substantielles de matières organiques, qui sont libérées par intermittence et sont indétectables avec une jauge de pureté de l'eau à conductivité. De plus, le rapport surface/volume important qui existe dans les colonnes à cause des perles de résine, favorise la croissance bactérienne dans la colonne.

Quels types de sources de semences sont disponibles pour le test DBO ?

Pour tester la DBO, il existe plusieurs sources raisonnables de semences. Les suivantes sont parmi les plus utilisées :

Influent de l'usine – Si l'usine a un influent stable, c'est souvent la source de semences la plus efficace. Pour de nombreuses usines, l'influent primaire est de manière fiable une valeur particulière. Si l'influent est stable et est principalement d'origine domestique, considérez-le comme la première source de semences.

  • Il est recommandé de décanter les graines avant de les utiliser en les plaçant dans un bécher couvert dans un incubateur pendant la nuit.
  • Décantez la semence sans particules pour l'utiliser dans les échantillons qui ont besoin de semence.

Effluent primaire – L'effluent du clarificateur primaire est une autre très bonne source de semences. Il présente l'avantage, par rapport à l'influent, d'être une semence " décantée ", c'est-à-dire que la plupart des particules ne sont pas présentes dans la semence. Cela élimine l'étape de la décantation.

Effluent final (avant la désinfection) – Si l'effluent est échantillonné avant la désinfection, il n'est peut-être pas nécessaire d'ensemencer l'effluent. De nombreuses installations auront toujours besoin d'exécuter des normes de glucose et d'acide glutamique (GGA), donc l'effluent final est un excellent choix dans ce cas.

  • Il est recommandé de laisser les semences s'acclimater à la température ambiante avant de les utiliser. Agitez l'effluent pour aider les semences à s'acclimater à la température ambiante.
  • Ajoutez directement 300 ml de coussins nutritifs dans la bouteille car l'effluent final peut être déficient en nutriments.

Semences artificielles – Les semences artificielles ne fonctionnent souvent pas. Si les valeurs GGA sont faibles, la semence artificielle est très probablement en cause (même si elle est utilisée depuis des années).

  • Il est recommandé d'utiliser d'autres types de semences.
  • Si l'on doit utiliser des semences artificielles, il faut suivre les recommandations du vendeur.
  • Ensemencer le plus haut possible (par exemple, 1,2 mg/L d'épuisement).
  • Laisser autant de temps que possible à la semence pour se " réveiller " de son état lyophilisé avant de l'utiliser (mais après hydratation).
  • Ajouter une petite quantité d'influent ou d'effluent primaire à la graine pendant son hydratation.

La terre – Souvent négligée, la terre est une bonne source de semences. Les bactéries qui effectuent les tests DBO sont en fait des bactéries du sol. Si aucune des autres sources de semences n'est adéquate, envisagez d'expérimenter avec la terre.

  • Préparez 500 ml d'eau de dilution (avec des tampons) dans un bécher de 1000 ml.
  • Placez une barre d'agitation dans le bécher et maintenez l'eau activement agitée.
  • Prélevez environ 20 grammes de sol sur une pelouse en pleine croissance.
  • Placez les 20 grammes de sol dans le bécher de 500 mL.
  • Laissez le mélange se faire pendant environ 1/2 heure.
  • Filtrez et décantez l'eau dans un second bécher de 1000 ml.
  • Utilisez la solution comme solution de semis.

Quel est l'apport de semences recommandé pour la DBO ?

Lors de l'analyse de la DBO, les méthodes standard recommandent que la contribution des graines soit de 0,6 à 1,0 mg/L d'appauvrissement en oxygène, bien que cela puisse être ajusté pour que les normes GGA lisent 198 +/- 30,5 mg/L.

Pourquoi ne pas simplement mesurer le COT pour évaluer la charge organique ?

Le COT mesure le carbone organique, mais des carbones organiques différents génèrent une demande en oxygène différente. La mesure du COT seul n'indique pas nécessairement la quantité d'oxygène qui sera consommée par les substances organiques présentes dans l'environnement. Par exemple, l'acide oxalique et l'éthanol produisent des résultats de COT identiques. Cependant, en raison des différents états d'oxydation, la demande en oxygène de l'éthanol est 6 fois supérieure à celle de l'acide oxalique, ce qui signifie que l'éthanol aura un effet plus important sur la teneur en oxygène dissous d'une eau réceptrice. En mesurant la demande en oxygène plutôt que le COT, on obtient une image plus claire de la façon dont les eaux réceptrices seront affectées par les eaux usées contenant des matières organiques.