EAUX USÉES ET SANTÉ DES VILLES

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EAUX USÉES ET SANTÉ DES VILLES

Un observatoire de la ville et de l’état de santé des populations

Vincent Rocher / Sam Azimi – Direction Innovation

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• Transport des effluents

440 km de canalisations (diamètre 2,5 à 6 m)

900 000 m

³

de capacité de stockage des eaux pluviales

L’ASSAINISSEMENT FRANCILIEN

Des infrastructures à l’échelle des besoins

• Traitement des effluents

6 usines de dépollution 2,5 millions de m

³

/ j (TS)

• Situation

284 communes – 9 millions d’habitants

400 industriels – 15 000 km de réseaux communaux collectés

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• Transport des effluents

440 km de canalisations (diamètre 2,5 à 6 m)

900 000 m

³

de capacité de stockage des eaux pluviales

L’ASSAINISSEMENT FRANCILIEN

Des infrastructures à l’échelle des besoins

• Traitement des effluents

6 usines de dépollution 2,5 millions de m

³

/ j (TS)

• Situation

284 communes – 9 millions d’habitants

400 industriels – 15 000 km de réseaux communaux collectés

Bassin versant Surface (km²) Communes Population Densité

hab./km² Surface imp. (%) Type de réseau (%)

Unitaire Mixte Séparatif

SIAAP 1 756 278 9 264 659 5 277 31 30,2% 8,6% 61,2%

Clichy 151 15 2 893 177 19 211 56 88,5% 11,5% 0,0%

Marne Aval 96 16 393 517 4 018 27 40,9% 15,6% 43,5%

Forte concentration sur la zone centrale

Guérin et al, 2018. Suivi de la qualité des effluents en réseau d’assainissement unitaire (Paris et Pau – France), TSM n°3, 77-89

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L’ASSAINISSEMENT, UN PRISME IDÉAL POUR …

Observer l’évolution des aménagements urbains et de l’activité anthropique

Emissions liées aux infrastructures de la ville

(Toitures, bâtiments, chaussées, etc.)

Emissions liées à l’industrie, au transport et au chauffage

Suivre les habitudes de consommation et l’état de santé de la population

Emissions liées aux activités domestiques (Produits

domestiques et d’hygiène, résidus pharmaceutiques, etc.) Alimentation et consommation récréative

Suivi des épidémies (Macrobiote collectif)

0 200 400 600 800 1 200

1875 1895 1915 1935 1955 1975 1995 2015

1 000

Eaux usées collectées et traitées de 1875 à 2015

Volumes annuels (x10⁶m³)

Rocher et al, 2017. Evolution de la qualité de la Seine en lien avec les progrès de l’assainissement – de 1970 à 2015. Edition Johanet

Réseau d’assainissement

Passage des effluents de la ville

Marqueur idéal de l’activité humaine ?

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SUIVRE LES ACTIVITÉS HUMAINES : ERU

Modes de consommation : azote et phosphore

0 5 10 15

20 DBO₅

DCO

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

3,5 DBO₅

DCO

1990 1995 2000 2005 2010 2015 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Augmentation des quantité d’azote (en g) émise par un equivalent-habitant

Diminution des quantité de phosphore (en g) émise par un equivalent-habitant

Rocher et al, 2017. Evolution de la qualité de la Seine en lien avec les progrès de l’assainissement – de 1970 à 2015. Edition Johanet

Décret d'application n°2007/491 relatif à l’interdiction des phosphates dans les détergents textile ménagers au 1^erjuillet2007

Loi n°2009-967 du 3 août 2009 relative à l’interdiction des phosphates dans tous les détergents domestiques à compter de fin2012et dans les détergents industriels à compter de2015

Evolution du cadre législatif et réglementaire sur le phosphore

0 2 4

1900 1950 2000

6

Population (milliards)

Population mondiale Utilisation engrais Production de viande

Engrais (kg N / ha / an) Viande (kg / personnes / an) 50

10 20 30 40

Erismanet al, 2008 0

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SUIVRE LES ACTIVITÉS HUMAINES : ERU

Une longue histoire

Une grande inquiétude

Avis de 143 Parisiens interrogés sur les risques associés aux produits cosmétiques https://www.leesu.fr/presentation-synthetique-de-cosmet-eau

Usages de produits cosmétiques : parabène

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Utilisation des parabènes dans les cosmétiques (%)

Mintel database 2015. Global market research and market insight 5%

10%

15%

20%

25%

0%

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Substitutionparabènes par d’autres molécules de synthèse en réponse aux inquiétudes des consommateurs

Geara-Matta, 2012 Cosmeteau, 2016

2010 2016 2010 2016 2010 2016

Flux de parabènes

dans les eaux usées (2010 vs 2016)

Réductiondes flux de parabènes dans les eaux usées d’un facteur 2 (EtP) à 4 (MeP)

https://www.leesu.fr/presentation-synthetique-de-cosmet-eau

Methyl-parabène Ethyl-parabène Propyl-parabène

Methyl-parabène Ethyl-parabène

Propyl-parabène Butyl-parabène

1 500 2 500 3 500 4 500

0

Flux (µg / EH / j)

1 000 2 000 3 000 4 000

500

SUIVRE LES ACTIVITÉS HUMAINES : ERU

Usages de produits cosmétiques : parabène

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SUIVRE LES ACTIVITÉS HUMAINES : ERU

Usage de substances psychotropes : drogues

0 400 800 1 200 1 600

Cocaïne BZE

(Benzoylecgonine)

MDMA (Ectasy)

THC-COOH (Cannabis)

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Concentrations (ng/L)

lundi mardi mercredi jeudi

vendredi samedi dimanche

Suivi long terme des concentrations moyennes annuelles en drogues dans les eaux usées

0 200 400 600 800

Suivi hebdomadaire des concentrations en drogue dans les eaux usées

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Présence de composées (10 sur 21) de manière fréquentes et augmentation des concentrations à long terme et « effet week-end » marqué pour la cocaïne

Collaboration avec université Paris Saclay

Cocaïne

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SUIVRE LES ACTIVITÉS HUMAINES : BOUES

Evolution des activités industrielles : métaux lourds

g / kg MS

50 100 150 200

1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

200 400 600 800 500 1 000 1 500 2 000 2 500

2 000 4 000 6 000 8 000

Cadmium Zinc Chrome

Cuivre

Plomb

Teneurs moyennes annuelles en ML dans les cakes de Seine Aval

Combustion

Fioul Métallurgie Autres

industries Total 1 000

2 000 3 000

0

t / an

1955 1965 1975 1985 1990 1995 2000 2005

Teneurs en Cd dans l’atmosphère en Europe (Pacyna et al, 2009)

1930 1950 1970 1990

0 50 100 150

g / hab. / an

Estimations des quantités de métaux rejetées en excès par rapport aux flux naturels (Thévenot et al, 2009)

1990 - Apparition de l’essence sans plomb 1999 - Substitution totale de l’essence

« plombée »

Estimation des émissions de ML au travers de

l’activité humaine dans le bassin de la Seine

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Questions et attendus du projet sur le COVID-19

Devenir du virus au sein des systèmes de traitement des eaux et d’assainissement : EAU / BOUES

Stabilité du virus au sein des matrices eaux / boues et efficacité des filières eau et boue vis-à-vis de l’ARN-viral

Eaux usées comme indicateur global de l’intensité de l’épidémie

Analyser les eaux usées et l’eau de surface comme indicateurs indirects, et potentiellement précoces, de la circulation virale (aide au déconfinement). Concernant les eaux de surface, la faible charge en virus est un problème pour la mesure. Il est proposé d’utiliser la capacité de bioaccumulation de certains invertébrés (Dreissène). Comparaison des données épidémiologiques et environnementales en vue de proposer desmodèles dynamiques de la circulation virale.

Evaluation du caractère infectieux du virus

Le virus environnemental est-il infectieux dans les eaux usées et/ou les eaux de rivière? Si oui, quelles méthodes chimiques ou physiques pourraient être proposées pour abattre le titre infectieux ?

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Construction d’un observatoire épidémiologique

Eaux usées comme indicateur global de l’intensité de l’épidémie

Suivi de trois bassins versants franciliens (SIAAP)

Mis en place : suivi 3 fois par semaine sur les deux bassins de collecte Bassins versants de Clichy, de SEV et MAV

Suivi d’un ensemble de RA français et étrangers (Sénégal)

En cours de mise en place

Suivi des eaux de surface – Organismes bio filtreurs

Etude de mise en place finalisée – Rejet STEP / Rivière

https://www.franceinter.fr/sciences/tester-les-eaux-usees-pourrait-alerter-sur-un-rebond-de-l-epidemie- selon-une-etude-menee-a-paris

Nb cas SARS COV-2 (unité génome/L)

Suivi de l’ARN viral dans les effluents transitant dans les réseaux d’assainissement en lien avec le

nombre de cas

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Eaux usées comme indicateur global de l’intensité de l’épidémie

Suivi de trois bassins versants franciliens (SIAAP)

Suivi d’un ensemble de RA français et étrangers (Sénégal)

Suivi des eaux de surface – Organismes bio filtreurs

Etude de mise en place finalisée – Rejet STEP / Rivière _{+ Papeete}^{+ Dakar}

Le réseau OBEPINE

Construction d’un observatoire épidémiologique

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Eaux usées comme indicateur global de l’intensité de l’épidémie

Suivi de trois bassins versants franciliens (SIAAP)

Suivi d’un ensemble de RA français et étrangers (Sénégal)

Suivi des eaux de surface – Organismes bio filtreurs

Etude de mise en place finalisée – Rejet STEP / Rivière

Construction d’un observatoire épidémiologique

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Evaluation de l’efficacité des filières de traitement

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Suivi des filières de traitement conventionnelles

Filière de biofiltration (SEC) - Mis en place : 3 campagnes Filière BRM (SAV) – Mis en place : 3 campagnes

Stabilité du virus dans le temps

Matrices concernées : ERU, boues fraiches

Stabilité évaluée à l’échelle expérimentale en cellule d’incubation

Tests préliminaires lancés + Tests complémentaires lancés le 17/04 (20°C) Réalisation d’une campagne de prélèvement en rivière

Suivi de deux filières de traitement des boues

Filière mésophile (SAV) / thermophile (SEG)

4 semaines de suivi « glissés » pour intégrer le temps de séjours

Evaluation de l’efficacité des procédés tertiaires

A mettre en place pour le suivi des virus

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Comportement des virus au travers de différentes filières de traitement classiques des ERU (suivi échelle industrielle)

Culture fixée (Biofiltres) Bioréacteur à membranes (BRM)

Culture libre (boues activées)

Suivi des filières de traitement conventionnelles

Stabilité du virus dans le temps

Suivi de deux filières de traitement des boues

Evaluation de l’efficacité des procédés tertiaires

Evaluation de l’efficacité des filières de traitement

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Abattement log

0 1 2 3 4 5 6 7

Mailler et al, 2020. What removals of pathogen indicators can be expected within activated sludge, biofiltration and MBR large-scale facilities in the context of wastewater reuse in Paris conurbation? WST, soumis

Efficacité des filières de traitement des ERU pour l’abattement des bactéries, ARN-F et SSR

EC EI ARN-F SSR

Biofiltres

SAV

BA

SEV

Biofiltres

SEG

Biofiltres

SEC

BRM

SEM

Suivi des filières de traitement conventionnelles

Stabilité du virus dans le temps

Suivi de deux filières de traitement des boues

Evaluation de l’efficacité des procédés tertiaires

Evaluation de l’efficacité des filières de traitement

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Comportement des virus au travers de différentes filières de traitement tertiaires des ERU (suivi échelles labo / pilote / industrielle)

Procédé Carboplus^®(µCAG) Procédé d’oxydation (Ozone)

Procédé d’oxydation (PFA)

Suivi des filières de traitement conventionnelles

Stabilité du virus dans le temps

Suivi de deux filières de traitement des boues

Evaluation de l’efficacité des procédés tertiaires

Evaluation de l’efficacité des filières de traitement

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Mailler et al, 2020. What removals of pathogen indicators can be expected within activated sludge, biofiltration and MBR large-scale facilities in the context of wastewater reuse in Paris conurbation? WST, soumis

Efficacité des procédés de traitement tertiaire pour l’abattement des bactéries, ARN-F et SSR

Pilote SEC Pilote SEC Labo Usine

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

µCAG

(10 g/m3) (0,9-1,3 g/gDOC)^Ozone (0,9-1,2 ppm)^PFA (0,8-1,2 ppm)^PFA EC EI ARN-F SSR

Abattement log

Suivi des filières de traitement conventionnelles

Stabilité du virus dans le temps

Suivi de deux filières de traitement des boues

Evaluation de l’efficacité des procédés tertiaires

Evaluation de l’efficacité des filières de traitement

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SUIVRE LES ÉPIDÉMIES (MACROBIOTE COLLECTIF)

Devenir de l’ARN-viral au sein du système d’assainissement : EAU / BOUES

Comportement des virus au travers des filières de digestion anaérobies (mésophile