Ce que mesurent réellement la DBO et la DCO
La DBO (demande biochimique en oxygène) quantifie l'oxygène dissous que des micro-organismes consomment en dégradant les matières organiques biodégradables d'un échantillon d'eau usée. La forme normalisée est la DBO5, mesurée sur cinq jours à 20 °C à l'obscurité ; la méthode APHA 5210 B est la seule méthode DBO approuvée par l'EPA (Circular 992, Kiepper). La DCO (demande chimique en oxygène) quantifie l'équivalent en oxygène consommé lorsque toutes les matières organiques de l'échantillon — biodégradables et non biodégradables — sont oxydées chimiquement, en général par le dichromate de potassium dans l'acide sulfurique à 50 %, selon la méthode par reflux fermé titrimétrique ou la méthode par reflux fermé colorimétrique, toutes deux approuvées par l'EPA (UGA C992).
Comme la DCO saisit la fraction non biodégradable que la DBO exclut, la DCO est toujours supérieure ou égale à la DBO sur un même échantillon, et la différence arithmétique entre les deux correspond à la charge organique non biodégradable (Novair Industries). Pour les autorisations municipales et industrielles, le résultat est exprimé en mg/L, unité interchangeable avec le ppm pour les échantillons aqueux ; c'est le format utilisé par la plupart des autorisations et certificats de laboratoire, et les unités doivent être confirmées avant toute saisie dans un bilan massique (UGA C992).
Cette relation constitue un outil central de caractérisation des eaux usées. Lorsqu'une station connaît sa relation DCO–DBO, le résultat rapide de DCO sert de substitut au résultat lent de DBO5, et la différence entre les deux donne directement la charge organique inerte qu'un étage biologique ne peut pas traiter.
Déroulement de chaque test — et pièges à éviter
Le test DBO5 repose sur la dilution en série, car les micro-organismes consomment une quantité finie d'oxygène avant que l'oxygène dissous ne descende sous le seuil utile. Un échantillon de 1,0 mL ajouté à 9,0 mL d'eau déminéralisée correspond à une dilution au dixième ; la chute d'oxygène dissous mesurée est multipliée par le facteur de dilution pour exprimer la DBO finale (UGA C992). Les opérateurs doivent ensemencer les échantillons à faible activité microbienne (effluents chlorés ou issus de procédés à haute température) et bloquer la nitrification lorsqu'on cherche à mesurer uniquement la DBO carbonée ; la méthode APHA 5210 B prévoit à cet effet un inhibiteur de nitrification (UGA C992).
Le test de DCO est plus rapide parce qu'il ignore la biologie. Les flacons prêts à l'emploi réunissent le dichromate de potassium comme oxydant, le sulfate d'argent comme catalyseur et le sulfate mercurique pour masquer l'interférence des chlorures, qui est la cause la plus fréquente de mesures de DCO faussement élevées sur des effluents salés ou chargés en saumure. Les flacons usagés sont des déchets dangereux ; la plupart des fournisseurs proposent un programme de reprise et d'élimination, et leur contenu ne doit jamais être rejeté à l'égout (UGA C992).
Le calendrier distingue l'utilité de ces tests : la DBO5 demande cinq jours plus la préparation et ne permet pas de piloter un procédé en temps réel. La DCO donne un résultat en quelques heures, ce qui en fait un substitut fiable une fois établi le ratio DCO/DBO du site (UGA C992). Aucun des deux tests ne suffit à lui seul pour boucler un bilan massique : la DBO ignore les organiques inertes, la DCO les surestime, et un dosage parallèle du carbone organique total (COT) est parfois ajouté pour fermer le bilan carbone autour d'un réacteur biologique (UGA C992).
| Paramètre | DBO5 | DCO | COT |
|---|---|---|---|
| Méthode APHA | 5210 B (seule méthode DBO approuvée par l'EPA) | Reflux fermé titrimétrique ; reflux fermé colorimétrique (toutes deux approuvées par l'EPA) | Combustion haute température ; oxydation persulfate-UV ou persulfate chauffé |
| Ce qu'elle mesure | Oxygène consommé par les micro-organismes dégradant les organiques biodégradables | Équivalent en oxygène consommé par l'oxydation chimique de toutes les organiques | Carbone organique total, indépendamment de la biodégradabilité |
| Ce qu'elle ne mesure pas | Organiques inertes ou non biodégradables | Hydrocarbures aromatiques et certaines organiques volatils mal oxydés par le dichromate | Ne distingue pas les fractions biodégradables et non biodégradables |
| Durée typique du test | 5 jours + préparation | 2 à 4 heures | Quelques minutes (selon l'appareil) |
| Interférences clés | Composés toxiques, chlore résiduel, nitrification | Chlorures (masqués par le sulfate mercurique) | Carbone inorganique (à éliminer ou à comptabiliser) |
| Unités rapportées | mg/L (≡ ppm) | mg/L (≡ ppm) | mg/L (≡ ppm) |
Le ratio DCO/DBO : une boussole de traitabilité
Le ratio DCO/DBO5 sur un même échantillon indique quelle part de la charge organique est biologiquement traitable. Les eaux usées domestiques présentent typiquement un ratio de 1,5 à 2, signe d'organiques facilement biodégradables ; un ratio supérieur à 2,5–3 traduit la présence de substances réfractaires qui résistent à la dégradation biologique (Novair Industries). Les eaux usées d'industries agroalimentaires se situent autour de 2:1, car les sucres, amidons et protéines dominent la charge (UGA C992). Les eaux usées textiles peuvent atteindre 5:1, car les colorants et adjuvants de procédé sont peu biodégradables (UGA C992). La même logique de ratio gouverne les effluents de pâte et papier, raison pour laquelle la Japan Technical Association of the Pulp and Paper Industry traite le contrôle DCO/DBO comme un paramètre de conception standard pour ces effluents (JSTAGE, jtappij 69/12).
Le ratio présente aussi un intérêt opérationnel. Un exemple UGA a calculé 1,9:1 sur trois échantillons d'industrie agroalimentaire, mais la source recommande au moins dix échantillons pour établir un ratio initial et des contrôles périodiques lorsque la production évolue (UGA C992). Comme le ratio d'un effluent donné reste stable dans le temps, il permet aux opérateurs d'utiliser le test rapide de DCO pour prédire la DBO avec une fiabilité raisonnable (UGA C992).
| Type d'eau usée | Ratio DCO:DBO5 typique | Ce que signale le ratio |
|---|---|---|
| Domestique / sanitaire | 1,5–2 | Facilement biodégradable ; étage biologique généralement suffisant |
| Industrie agroalimentaire | ~2:1 | Majoritairement biodégradable ; la biologie traite l'essentiel de la charge |
| Pâte et papier | Ratio comme paramètre de conception standard (jtappij 69/12) | Variable ; dépend de la composition et des produits chimiques |
| Textile (avec colorants/adjuvants) | ~5:1 | Fraction réfractaire ; la biologie seule ne suffira pas |
| Réfractaire / mix industriel | ≥ 2,5–3 | Organiques non biodégradables présents ; étape chimique ou membranaire de polissage requise |
Concentration et charge : un même chiffre, deux lectures
La concentration, exprimée en mg/L ou en ppm, indique combien d'une substance est présente dans un volume connu d'eau usée. La charge, exprimée en lb/jour, indique quelle masse quitte le site chaque jour ; c'est la grandeur qu'utilisent les autorités pour dimensionner les surtaxes et les limites de prétraitement (UGA C992). La conversion est : lb/jour = Débit (MGD) × Concentration (mg/L) × 8,34, où 8,34 est le poids en livres d'un gallon US d'eau (UGA C992).
Cette distinction est essentielle lorsqu'on compare deux stations. La station A, à 1,0 MGD avec 250 mg/L de DBO, produit 2 085 lb/jour ; la station B, à 0,05 MGD avec 1 000 mg/L de DBO, produit 417 lb/jour. L'effluent de B est plus concentré, mais A charge l'égout cinq fois plus en masse — c'est sur ce chiffre que facture le programme municipal de prétraitement (UGA C992). Pour toute argumentation réglementaire ou économique, une simple concentration de DBO ou de DCO ne suffit pas ; le débit de rejet doit y être associé.
Choisir la bonne filière de traitement à partir des chiffres
Le ratio dicte le choix des opérations unitaires. À un ratio DCO/DBO faible (≤ 2), un étage biologique — boues activées, réacteur séquentiel discontinu ou bioréacteur à membranes (MBR) — élimine en général l'essentiel de la charge biodégradable, avec une flottation à air dissous (FAD/DAF) ou un décanteur lamellaire en amont pour les matières en suspension (Novair Industries). La variante MBR est privilégiée lorsque l'emprise au sol est contrainte ou que la limite de rejet sur les MES est sévère, la membrane remplaçant le clarificateur secondaire.
L'adaptation de la filière garantit que la fraction non biodégradable ne traverse pas le système. À un ratio DCO/DBO élevé (≥ 3), une étape d'oxydation chimique (ozone, peroxyde d'hydrogène ou Fenton) ou un polissage membranaire est ajoutée en aval du réacteur biologique (Novair Industries). L'aération à l'oxygène pur augmente la force motrice en oxygène dissous dans le bassin biologique, améliorant le rendement de DBO5 et la réactivité aux pics de charge organique ou hydraulique par rapport à une aération à l'air (Novair Industries). Pour une vision plus large, voir le guide d'ingénierie sur comment éliminer DCO et MES dans les eaux usées, et pour le cas du textile, le guide sur conception MBR pour les eaux usées textiles.
Le prétraitement protège la biologie et préserve la signification des chiffres de DBO/DCO. La FAD/DAF, les dégrilleurs et le bassin tampon traitent huiles, graisses et matières en suspension qui masqueraient sinon la fraction biodégradable ; sans cette étape, la DBO/DCO mesurée reflète autant les MES entraînées que les organiques dissoutes, et le ratio perd sa fiabilité comme signal de traitabilité (Novair Industries).
Questions fréquentes
Faut-il commander au laboratoire un test DBO ou un test DCO ?
Lancez les deux sur au moins dix échantillons couvrant la variabilité normale de production, puis faites la moyenne du ratio DCO/DBO selon la méthode UGA ; ensuite, utilisez le test rapide de DCO pour le pilotage courant et reverifiez la DBO5 chaque trimestre ou dès que le caractère de l'affluent change (UGA C992).
Comment utiliser le ratio pour décider si la biologie suffit ?
Un ratio DCO/DBO5 ≤ 2 désigne l'étage biologique comme traitement principal ; un ratio de 2,5–3 ou plus indique une fraction réfractaire qui traversera la biologie et exige un polissage aval par oxydation chimique ou membrane (Novair Industries).
Quelles données fournir pour dimensionner une unité MBR ou FAD/DAF sur notre effluent ?
Transmettez au fournisseur le débit nominal en m³/jour, le débit horaire de pointe, la DBO5 et la DCO de l'affluent, le ratio DCO/DBO, les objectifs de rejet en DBO/DCO, la plage de température et la charge en huiles-graisses ou MES — le ratio seul ne suffit pas à sélectionner un équipement.
Comment budgétiser l'équipement qui ferme l'écart ?
Demandez un périmètre écrit adossé à vos mesures de DBO/DCO de l'affluent, à vos limites de rejet visées et à votre profil de débit ; sans ces chiffres, tout chiffrage budgétaire reste indicatif, et le prix final doit être confirmé après sélection du fournisseur sur la base d'un pilote ou de tests en jar sur votre effluent réel.
