Sans traitement des déchets, la concentration actuelle de personnes et d'industries dans de nombreuses régions du monde rendrait très rapidement des parties de l'environnement incompatibles avec la vie. Bien que la réduction de la quantité de déchets soit importante, le traitement approprié des déchets est essentiel. Deux types de déchets de base entrent dans une usine de traitement, les déchets humains/animaux et les déchets industriels. Les humains excrètent environ 250 grammes de déchets solides par habitant et par jour, dont 2000 450 millions de coliformes et 1974 millions de bactéries streptocoques par personne et par jour (Mara 0.12). Les taux de production de déchets solides industriels varient de 162.0 tonne par employé et par an dans les institutions professionnelles et scientifiques à 1992 tonnes par employé et par an dans les scieries et les usines de rabotage (Salvato XNUMX). Bien que certaines usines de traitement des déchets soient exclusivement dédiées à la manipulation de l'un ou l'autre type de matière, la plupart des usines traitent à la fois des déchets animaux et industriels.
Les dangers et leur prévention
L'objectif des usines de traitement des eaux usées est d'éliminer autant que possible les contaminants solides, liquides et gazeux dans le cadre de contraintes techniquement réalisables et financièrement réalisables. Il existe une variété de procédés différents qui sont utilisés pour éliminer les contaminants des eaux usées, notamment la sédimentation, la coagulation, la floculation, l'aération, la désinfection, la filtration et le traitement des boues. (Voir également l'article « Traitement des eaux usées » dans ce chapitre.) Le danger spécifique associé à chaque procédé varie en fonction de la conception de la station d'épuration et des produits chimiques utilisés dans les différents procédés, mais les types de danger peuvent être classés comme physiques, microbienne et chimique. La clé pour prévenir et/ou minimiser les effets néfastes associés au travail dans les usines de traitement des eaux usées est d'anticiper, de reconnaître, d'évaluer et de contrôler les dangers.
Figure 1. Regard avec couvercle retiré.
Mary O. Brophy
Dangers physiques
Les risques physiques comprennent les espaces confinés, la mise sous tension accidentelle de machines ou de pièces de machines, ainsi que les trébuchements et les chutes. Le résultat d'une rencontre avec un danger physique peut souvent être immédiat, irréversible et grave, voire mortel. Les dangers physiques varient selon la conception de la centrale. La plupart des usines de traitement des eaux usées, cependant, ont des espaces confinés qui comprennent des voûtes souterraines ou souterraines avec un accès limité, des regards (figure 1) et des réservoirs de sédimentation lorsqu'ils ont été vidés de leur contenu liquide lors, par exemple, de réparations (figure 2). Les équipements de mélange, les râteaux à boues, les pompes et les dispositifs mécaniques utilisés pour diverses opérations dans les usines de traitement des eaux usées peuvent mutiler, voire tuer, s'ils sont activés par inadvertance lorsqu'un travailleur les entretient. Les surfaces humides, souvent rencontrées dans les stations d'épuration, contribuent aux risques de glissade et de chute.
Figure 2. Réservoir vide dans une station d'épuration.
Mary O. Brophy
L'entrée dans un espace confiné est l'un des risques les plus courants et les plus graves auxquels sont confrontés les travailleurs du traitement des eaux usées. Une définition universelle d'un espace confiné est insaisissable. En général, cependant, un espace confiné est une zone avec des moyens d'entrée et de sortie limités qui n'a pas été conçue pour une habitation humaine continue et qui n'a pas une ventilation adéquate. Les dangers surviennent lorsque l'espace confiné est associé à un manque d'oxygène, à la présence d'un produit chimique toxique ou d'un matériau engloutissant, comme l'eau. La diminution des niveaux d'oxygène peut être le résultat de diverses conditions, notamment le remplacement de l'oxygène par un autre gaz, tel que le méthane ou le sulfure d'hydrogène, la consommation d'oxygène par la décomposition des matières organiques contenues dans les eaux usées ou le piégeage des molécules d'oxygène dans le processus de rouille d'une certaine structure dans l'espace confiné. Étant donné que les faibles niveaux d'oxygène dans les espaces confinés ne peuvent pas être détectés par une observation humaine sans aide, il est extrêmement important d'utiliser un instrument capable de déterminer le niveau d'oxygène avant d'entrer dans un espace confiné.
L'atmosphère terrestre est composée de 21% d'oxygène au niveau de la mer. Lorsque le pourcentage d'oxygène dans l'air respirable tombe en dessous d'environ 16.5 %, la respiration d'une personne devient plus rapide et moins profonde, la fréquence cardiaque augmente et la personne commence à perdre sa coordination. En dessous d'environ 11%, la personne éprouve des nausées, des vomissements, une incapacité à bouger et une perte de conscience. Une instabilité émotionnelle et une altération du jugement peuvent survenir à des niveaux d'oxygène quelque part entre ces deux points. Lorsque des individus pénètrent dans une atmosphère avec des niveaux d'oxygène inférieurs à 16.5 %, ils peuvent immédiatement devenir trop désorientés pour s'en sortir et éventuellement succomber à l'inconscience. Si l'appauvrissement en oxygène est suffisamment important, les individus peuvent devenir inconscients après une respiration. Sans sauvetage, ils peuvent mourir en quelques minutes. Même en cas de sauvetage et de réanimation, des dommages permanents peuvent survenir (Wilkenfeld et al. 1992).
Le manque d'oxygène n'est pas le seul danger dans un espace confiné. Des gaz toxiques peuvent être présents dans un espace confiné à un niveau de concentration suffisamment élevé pour causer des dommages graves, voire mortels, malgré des niveaux d'oxygène adéquats. Les effets des produits chimiques toxiques rencontrés dans les espaces confinés sont discutés plus en détail ci-dessous. L'un des moyens les plus efficaces de contrôler les dangers associés aux faibles niveaux d'oxygène (inférieurs à 19.5 %) et aux atmosphères contaminées par des produits chimiques toxiques est de ventiler complètement et adéquatement l'espace confiné avec une ventilation mécanique avant de permettre à quiconque d'y entrer. Cela se fait généralement avec un conduit flexible à travers lequel l'air extérieur est soufflé dans l'espace confiné (voir figure 3). Des précautions doivent être prises pour s'assurer que les fumées d'un générateur ou du moteur du ventilateur ne sont pas également soufflées dans l'espace confiné (Brophy 1991).
Figure 3. Unité de déplacement d'air pour entrer dans un espace confiné.
Mary O. Brophy
Les usines de traitement des eaux usées ont souvent de grandes pièces de machinerie pour déplacer les boues ou les eaux usées brutes d'un endroit à l'autre de l'usine. Lorsque des réparations sont effectuées sur ce type d'équipement, l'ensemble de la machine doit être mis hors tension. De plus, l'interrupteur de remise sous tension de l'équipement doit être sous le contrôle de la personne effectuant les réparations. Cela empêche un autre travailleur de l'usine de mettre l'équipement sous tension par inadvertance. L'élaboration et la mise en œuvre de procédures pour atteindre ces objectifs s'appellent un programme de verrouillage/étiquetage. La mutilation de parties du corps, telles que les doigts, les bras et les jambes, le démembrement et même la mort peuvent résulter de programmes de verrouillage/consignation inefficaces ou inadéquats.
Les usines de traitement des eaux usées contiennent souvent de grands réservoirs et des conteneurs de stockage. Les gens doivent parfois travailler au-dessus des conteneurs ou marcher près de fosses qui ont été vidées d'eau et peuvent contenir une chute de 8 à 10 pieds (2.5 à 3 m) (voir figure 4). Une protection suffisante contre les chutes ainsi qu'une formation adéquate en matière de sécurité doivent être fournies aux travailleurs.
Dangers microbiens
Les risques microbiens sont principalement associés au traitement des déchets humains et animaux. Bien que des bactéries soient souvent ajoutées pour modifier les matières solides contenues dans les eaux usées, le danger pour les travailleurs du traitement des eaux usées provient principalement de l'exposition aux micro-organismes contenus dans les déchets humains et animaux. Lorsque l'aération est utilisée pendant le processus de traitement des eaux usées, ces micro-organismes peuvent devenir aéroportés. L'effet à long terme sur le système immunitaire des individus exposés à ces micro-organismes pendant de longues périodes n'a pas été évalué de manière concluante. De plus, les travailleurs qui retirent les déchets solides de l'affluent avant le début de tout traitement sont souvent exposés à des micro-organismes contenus dans les matières qui éclaboussent leur peau et entrent en contact avec les muqueuses. Les résultats de la rencontre de micro-organismes trouvés dans les stations d'épuration pendant de longues périodes sont souvent plus subtils que ceux résultant d'expositions aiguës intenses. Néanmoins, ces effets peuvent aussi être irréversibles et graves.
Les trois principales catégories de microbes pertinents pour cette discussion sont les champignons, les bactéries et les virus. Tous les trois peuvent causer des maladies aiguës ainsi que des maladies chroniques. Des symptômes aigus, notamment une détresse respiratoire, des douleurs abdominales et de la diarrhée, ont été signalés chez les travailleurs du traitement des déchets (Crook, Bardos et Lacey 1988 ; Lundholm et Rylander 1980). Les maladies chroniques, telles que l'asthme et l'alvéolite allergique, ont été traditionnellement associées à une exposition à des niveaux élevés de microbes en suspension dans l'air et, récemment, à une exposition microbienne lors du traitement des déchets domestiques (Rosas et al. 1996 ; Johanning, Olmstead et Yang 1995). Des rapports faisant état de concentrations significativement élevées de champignons et de bactéries dans les installations de traitement des déchets, de déshydratation des boues et de compostage commencent à être publiés (Rosas et al. 1996 ; Bisesi et Kudlinski 1996 ; Johanning Olmstead et Yang 1995). Une autre source de microbes en suspension dans l'air est constituée par les réservoirs d'aération qui sont utilisés dans de nombreuses stations d'épuration.
En plus de l'inhalation, les microbes peuvent être transmis par ingestion et par contact avec une peau qui n'est pas intacte. L'hygiène personnelle, y compris se laver les mains avant de manger, de fumer et d'aller aux toilettes, est importante. La nourriture, les boissons, les ustensiles de cuisine, les cigarettes et tout ce qui serait mis dans la bouche doivent être tenus à l'écart des zones de contamination microbienne possible.
Risques chimiques
Les rencontres chimiques dans les usines de traitement des déchets peuvent être à la fois immédiates et mortelles, ainsi que prolongées. Divers produits chimiques sont utilisés dans le processus de coagulation, de floculation, de désinfection et de traitement des boues. Le produit chimique de choix est déterminé par le contaminant ou les contaminants dans les eaux usées brutes; certains déchets industriels nécessitent un traitement chimique un peu exotique. En général, cependant, les principaux dangers des produits chimiques utilisés dans les processus de coagulation et de floculation sont l'irritation cutanée et les lésions oculaires dues au contact direct. Cela est particulièrement vrai des solutions qui ont un pH (acidité) inférieur à 3 ou supérieur à 9. La désinfection des effluents est souvent réalisée en utilisant du chlore liquide ou gazeux. L'utilisation de chlore liquide peut provoquer des lésions oculaires en cas de projection dans les yeux. L'ozone et la lumière ultraviolette sont également utilisés pour réaliser la désinfection de l'effluent.
Une façon de surveiller l'efficacité du traitement des eaux usées consiste à mesurer la quantité de matière organique qui reste dans l'effluent une fois le traitement terminé. Cela peut être fait en déterminant la quantité d'oxygène qui serait nécessaire pour biodégrader la matière organique contenue dans 1 litre de liquide sur une période de 5 jours. C'est ce qu'on appelle la demande biologique en oxygène sur 5 jours (DBO5).
Les risques chimiques dans les stations d'épuration proviennent de la décomposition des matières organiques qui entraîne la production de sulfure d'hydrogène et de méthane, des déchets toxiques déversés dans les égouts et des contaminants produits par les opérations effectuées par les travailleurs eux-mêmes.
Le sulfure d'hydrogène se trouve presque toujours dans les usines de traitement des déchets. Le sulfure d'hydrogène, également connu sous le nom de gaz d'égout, a une odeur caractéristique et désagréable, souvent identifiée comme des œufs pourris. Le nez humain, cependant, s'habitue rapidement à l'odeur. Les personnes exposées au sulfure d'hydrogène perdent souvent leur capacité à détecter son odeur (c'est-à-dire la fatigue olfactive). De plus, même si le système olfactif est capable de détecter le sulfure d'hydrogène, il n'est pas capable de juger avec précision sa concentration dans l'atmosphère. Le sulfure d'hydrogène interfère biochimiquement avec le mécanisme de transport des électrons et bloque l'utilisation de l'oxygène au niveau moléculaire. Le résultat est l'asphyxie et finalement la mort en raison du manque d'oxygène dans les cellules du tronc cérébral qui contrôlent le rythme respiratoire. Des niveaux élevés de sulfure d'hydrogène (supérieurs à 100 ppm) peuvent se produire, et se produisent souvent, dans les espaces confinés des usines de traitement des eaux usées. L'exposition à des niveaux très élevés de sulfure d'hydrogène peut entraîner une suppression quasi instantanée du centre respiratoire du tronc cérébral. L'Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) a identifié 100 ppm de sulfure d'hydrogène comme étant immédiatement dangereux pour la vie et la santé (IDLH). Des niveaux inférieurs de sulfure d'hydrogène (moins de 10 ppm) sont presque toujours présents dans certaines zones des usines de traitement des eaux usées. À ces niveaux inférieurs, le sulfure d'hydrogène peut irriter le système respiratoire, être associé à des maux de tête et provoquer une conjonctivite (Smith 1986). L'hydrogène sulfuré est produit lors de la décomposition des matières organiques et, industriellement, lors de la fabrication du papier (procédé Kraft), du tannage du cuir (épilation au sulfure de sodium) et de la production d'eau lourde pour les réacteurs nucléaires.
Le méthane est un autre gaz produit par la décomposition de la matière organique. En plus de déplacer l'oxygène, le méthane est explosif. Des niveaux peuvent être atteints et entraîner une explosion lorsqu'une étincelle ou une source d'inflammation est introduite.
Les usines qui manipulent des déchets industriels devraient avoir une connaissance approfondie des produits chimiques utilisés dans chacune des usines industrielles qui utilisent leurs services et une relation de travail avec la direction de ces usines afin qu'elles soient rapidement informées de tout changement dans les processus et le contenu des déchets. Le déversement de solvants, de carburants et de toute autre substance dans les réseaux d'égouts présente un danger pour les travailleurs du traitement, non seulement en raison de la toxicité des matériaux déversés, mais aussi parce que le déversement est imprévu.
Chaque fois qu'une opération industrielle, telle que le soudage ou la peinture au pistolet, est effectuée dans un espace confiné, des précautions particulières doivent être prises pour fournir une ventilation suffisante pour éviter un risque d'explosion ainsi que pour éliminer les matières toxiques produites par l'opération. Lorsqu'une opération effectuée dans un espace confiné produit une atmosphère toxique, il est souvent nécessaire d'équiper le travailleur d'un appareil respiratoire car la ventilation de l'espace confiné peut ne pas garantir que la concentration du produit chimique toxique peut être maintenue en dessous de la limite d'exposition admissible. La sélection et l'ajustement d'un respirateur approprié relèvent de la pratique de l'hygiène industrielle.
Un autre risque chimique sérieux dans les usines de traitement des eaux usées est l'utilisation de chlore gazeux pour décontaminer les effluents de l'usine. Le chlore gazeux est livré dans une variété de conteneurs pesant de 70 kg à environ 1 tonne. Certaines des très grandes usines de traitement des eaux usées utilisent du chlore livré dans des wagons de chemin de fer. Le chlore gazeux est extrêmement irritant pour la partie alvéolaire des poumons, même à des niveaux aussi bas que quelques ppm. L'inhalation de concentrations plus élevées de chlore peut provoquer une inflammation des alvéoles pulmonaires et produire le syndrome de détresse respiratoire chez l'adulte, qui a un taux de mortalité de 50 %. Lorsqu'une usine de traitement des eaux usées utilise de grandes quantités de chlore (1 tonne et plus), le danger existe non seulement pour les travailleurs de l'usine, mais aussi pour la communauté environnante. Malheureusement, les usines qui utilisent les plus grandes quantités de chlore sont souvent situées dans de grands centres métropolitains à forte densité de population. D'autres méthodes de décontamination des effluents des usines de traitement des eaux usées sont disponibles, y compris le traitement à l'ozone, l'utilisation d'une solution liquide d'hypochlorite et l'irradiation ultraviolette.