Propriétés des échantillons de stations d’épuration

V.3.1.a. Propriétés physico-chimiques des rejets du SIAAP

Les précédents résultats obtenus sur les MES de la Seine semblent montrer que les propriétés de la fraction magnétique sont principalement fonction des sources et peu sensibles aux variations de conditions physico-chimiques. Il peut toutefois en être autrement dans les eaux des stations qui subissent différentes étapes de traitement. C’est la raison pour laquelle les propriétés physico-chimiques des eaux de stations ont été mesurées et comparées à celles de la Seine.

La Figure V.10 représente les paramètres mesurés in situ dans les eaux de la Seine en amont et en aval des rejets de la station SEC (Figure V.10a), SAV (Figure V.10b) et SEG (Figure V.10c). De manière générale, la Figure V.10 montre que les propriétés physico-chimiques des eaux de SAV sont comprises dans les gammes de valeurs mesurées dans la Seine (voir Figure V.2), lesquelles ne semblent pas affecter les propriétés magnétiques des MES. De plus, les rejets du SIAAP ne semblent généralement pas affecter de manière significative les propriétés physico-chimiques de la Seine. Nous pouvons donc considérer que les propriétés physico- chimiques des eaux rejetées dans les trois stations ne devraient sensiblement affecter ni les éventuelles particules magnétiques présentes dans les eaux rejetées, ni les magnétites de la Seine.

V.3.1.b. Propriétés magnétiques des MES du SIAAP

Les paramètres d’hystérésis ont été mesurés sur les échantillons des eaux de stations d’épuration entre différentes étapes de traitement jusqu’aux rejets. Presque tous les échantillons ont présenté de très faibles aimantations (Mrs généralement entre 0 et

1 nAm²/mg), ce qui, associé à la faible quantité de matériel récupérable et mesurable pour certains échantillons (parfois inférieure à 1 mg) altère la précision des paramètres étudiés. Les méthodes magnétiques d’analyses minéralogiques n’ont pu être effectuées sur ces échantillons pour les mêmes raisons. Nous n’interpréterons donc que le paramètre Mrs pour les

échantillons du SIAAP en le considérant comme une signature magnétique et non un indicateur de concentration de magnétites.

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Figure V.10: Comparaison des propriétés physico-chimiques des eaux rejetées des stations d’épuration (en vert) et des propriétés de la Seine en amont et en aval de ces rejets. (a) : station Seine Centre, (b) Seine Aval et (c) : Seine Grésillons. Les flèches représentent le sens d’écoulement de la Seine.

Les résultats des mesures de Mrs des échantillons du SIAAP sont représentés sur la Figure

V.11 pour chaque station. Les résultats des mesures de chaque type d’échantillons récoltés par le SIAAP sont replacés dans la chaîne de traitement. Les valeurs présentées correspondent à une moyenne sur trois mesures pour les boues et les MES des eaux rejetées et de deux mesures pour les eaux avant et après clarifloculation et après décantation. Les MES des eaux brutes (sortant des égouts) ne sont représentées que par une mesure par station.

Les échantillons de la station Seine Centre (Figure V.11a) représentent les eaux sortant des égouts avant les premiers traitements de la station, les eaux ayant subi les prétraitements et

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une élimination des MES et du phosphore par décantation physico-chimique, les eaux sortant de la chaine de traitement (après élimination du carbone et de l’azote) et rejetées dans la Seine, ainsi que les boues d’épuration centrifugées. Tous ces échantillons présentent des Mrs

significativement plus faibles que ceux de la Seine en amont et en aval de la confluence (en moyenne 3,5 à Issy-les-Moulineaux et 4,4 nAm²/mg à Bougival VNF). Les MES des eaux arrivant des égouts sont déjà très peu aimantées (Mrs = 0,04 nAm²/mg). Le Mrs reste similaire

après décantation (0,09) et atteint une valeur moyenne de 0,78 nAm²/mg à la fin de la chaîne de traitement. Les boues centrifugées sont également peu aimantées (Mrs = 0,57 nAm²/mg)

par rapport aux MES de la Seine.

Les échantillons de la station Seine Aval (Figure V.11b) représentent les eaux sortant des égouts, les eaux prétraitées et décantées avant la clarifloculation (ou s’effectue l’ajout de FeCl3), les eaux après la clarifloculation et avant les derniers traitements, les eaux rejetées à la

fin de la chaîne de traitement et les boues d’épuration séchées. Le Mrs est encore relativement

faible à la sortie des égouts (0,73 nAm²/mg) et diminue après les prétraitements (0,10). Après clarifloculation, le Mrs (0,12) ne varie pas significativement, ce qui semble montrer que

l’ajout de FeCl3 n’affecte pas la fraction magnétique des MES. Les eaux rejetées de SAV ont

un Mrs moyen de 0.26 nAm²/mg, significativement plus faible que le Mrs moyen de la Seine à

Bougival (4,40 nAm²/mg) et Andrésy (3,08) et de l’Oise à Pontoise (2,47).

Les échantillons de boues séchées ont tous montré des valeurs de Mrs élevées (en moyenne

32 nAm²/mg), ce qui n’a été observé dans aucun autre échantillon de la Seine. En comparaison des valeurs mesurées dans les boues centrifugées de SEC (0,57 en moyenne), celles des boues séchées de SAV restent anormalement élevées. Outre le fait que les boues de SAV peuvent potentiellement inclure plus de métaux dont les minéraux magnétiques, une cause possible des fortes valeurs d’aimantation peut être l’étape de conditionnement thermique que subit la boue avant d’être déshydratée. Cette étape consiste à conditionner les boues sous 200°C et 20 bars pendant 45 minutes (source : http://www.siaap.fr) et peut expliquer une transformation de minéraux. Cette hypothèse s’appuie notamment sur l’expérience menée sur les MES de la Seine où, après une chauffe à 700°C, les minéraux ont subi une transformation minéralogique, entrainant une augmentation de l’aimantation due à la transformation de sulfures ou titanomagnétites en magnétites (voir Chapitre III).

Les échantillons de la station SEG (Figure V.11c) représentent les eaux sortant des égouts et les eaux rejetées dans la Seine après les différentes étapes de traitement. Les Mrs, encore très

faibles, n’ont pas pu être mesurés dans les eaux entrant dans la chaîne de traitement. A la sortie, il est en moyenne à 0,41 nAm²/mg.

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Figure V.11: Evolution de l’aimantation rémanente à saturation (Mrs) dans les MES des eaux du SIAAP

lors des différentes étapes de traitement (ronds verts) avant d’être rejetées dans la Seine, dans les boues d’épuration (ronds rouges) et comparaison avec les Mrs des échantillons de la Seine (ronds gris). (a) : station Seine Centre, (b) : Seine Aval et (c) : Seine Grésillons. Les Mrs des échantillons de la Seine sont les moyennes des différents échantillons prélevés en 2011-2012 (voir Figure V.5). Les flèches représentent le sens de l’écoulement.

Les paramètres d’hystérésis ne permettent pas de dire quels minéraux magnétiques sont présents dans les MES du SIAAP. La magnétite est toutefois le minéral naturel qui présente les plus fortes valeurs d’aimantation. Elle a également été détectée dans les MES de la Seine et contribue à l’essentiel de l’aimantation (voir Chapitre III). De ce fait, les Mrs des MES du

SIAAP étant significativement plus faibles que celles de la Seine, les MES du SIAAP semblent significativement plus appauvries en magnétites que les MES de la Seine.

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En raison de la très faible aimantation des échantillons, la précision des paramètres d’hystérésis est fortement altérée. Il n’est donc pas possible, avec si peu de matériel (et de connaissance sur la minéralogie magnétique) d’étudier la taille des particules magnétiques des rejets du SIAAP et de dire si ces rejets sont responsables de la diminution de taille des magnétites d’Andrésy.

L’impact des différentes étapes de traitement sur les particules magnétiques est encore mal compris en raison de la faible quantité de matériel mesurable et des faibles aimantations des MES dès l’arrivée dans les stations. Que la magnétite soit le principal minéral porteur du Mrs

des rejets de SAV ou non, il semble que la concentration en magnétite des eaux rejetées soit significativement plus faible que celle des MES de la Seine. Ces résultats sont en accord avec l’hypothèse d’un effet de dilution de magnétites provoqué par les rejets de SAV (avec l’aide de l’Oise) entre Bougival et Andrésy et pourrait expliquer la diminution du Mrs observé à

Andrésy.