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Travaux Publics
Lycée Régional du Bâtiment et des Travaux Publics « Saint-Lambert »
Le traitement des Eaux Usées
Le cycle de l'eau
Sommaire
1- Principe de fonctionnement d'une station d'épuration A - Les prétraitements ou traitements primaires
B. Les traitements secondaires C. Le traitement biologique C. La clarification
2 - Les boues et leur traitement
3 - Quelles sont les exigences épuratoires fixées par la réglementation française ? 4 - Les techniques de traitement des Eaux Pluviales (EP)
5 - La dépollution des eaux usées en chiffres 6 - Les sous-produits du traitement
1 - Principe de fonctionnement d'une station d'épuration
Les eaux sont collectées dans les égouts. Avant d'être rejetées dans la nature, ces eaux doivent être traitées pour protéger la santé des individus et sauvegarder la qualité du milieu naturel. C'est l'épuration avant rejet. L'assainissement peut être individuel ou collectif.
• L'assainissement individuel : dans les zones rurales, l'habitat est dispersé. Le système d'assainissement, réalisé pour une ou plusieurs habitations, comprend :
- une fosse septique qui décante, liquéfie les matières solides et épure très partiellement les eaux usées.
- un réseau de canalisations souterraines qui assure l'épandage des effluents dans le sol.
- un lit filtrant destiné à recueillir les effluents, lorsque la nature du sol se révèle inadaptée à un épandage naturel (imperméabilité, perméabilité trop forte…).
• L'assainissement collectif : les habitations sont raccordées à l'égout. Un réseau public de collecte transporte toutes les eaux usées vers une station d'épuration. La France en compte aujourd'hui environ 12 000. Une station d'épuration nettoie les eaux usées avant de les rejeter dans le milieu naturel. Son principe de fonctionnement, calqué sur celui de la nature, génère des boues résiduaires qui, si leur qualité le permet, seront utilisées comme fertilisants dans l'agriculture.
Les phases de nettoyage de l'eau usée dans une station d'épuration sont illustrées ci-après :
Ils sont réalisés dans les stations d’épuration. On y dégrade et sépare les polluants de l’eau (particules et substances dissoutes) par des procédés physiques, chimiques et biologiques, pour ne restituer au milieu aquatique qu’une eau de qualité suffisante au regard de la capacité d’accueil du milieu récepteur.
Les procédés mis en œuvre sont multiples : ils reposent sur le principe de la séparation gravitaire entre l’eau et les particules polluantes.
Pour éliminer les substances dissoutes, une biomasse animale microbienne les transforme, croît, puis s’agglomère en flocs (ou amas), qu’il est alors possible de séparer de l’eau par gravité, flottation ou plus rarement par filtration.
Dans les stations d'épuration biologiques, une quantité et une variété impressionnante de micro-organismes spécialisés participent à la dépollution des eaux usées : les "biomasses épuratrices". Elles appartiennent essentiellement au règne animal. Outre de nombreuses bactéries, on trouve par exemple des héliozoaires (en haut à droite) ou différentes espèces de vorticelles (en bas).
Une station d’épuration est installée généralement à l’extrémité d’un réseau de collecte, sur l’émissaire principal, juste en amont de la sortie des eaux vers le milieu naturel.
Elle rassemble une succession de dispositifs, empruntés tour à tour par les eaux usées. Chaque dispositif est conçu pour extraire au fur et à mesure les différents polluants contenus dans les eaux.
La succession des dispositifs est bien entendu calculée en fonction de la nature des eaux usées recueillies sur le réseau et des types de pollutions à traiter.
50 % des stations de plus de 10 000 équivalent-habitants sont construites selon ce procédé en France.
La dépollution des eaux usées nécessite une succession d'étapes faisant appel à des traitements physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros déchets présents dans les eaux usées, l'épuration doit permettre, au minimum, d'éliminer la majeure partie de la pollution carbonée. Selon le degré d'élimination de la pollution et les procédés mis en oeuvre, trois niveaux de traitements sont définis.
A. Les pré traitements ou traitements primaires
Ils regroupent les procédés physiques ou physico-chimiques visant à éliminer par décantation une forte proportion de matières minérales ou organiques en suspension . A l'issue du traitement primaire, seul 50 à 60 % des matières en suspension sont éliminées. Ces traitements primaires ne permettent d'obtenir qu'une épuration partielle des eaux usées. Ils ont d'ailleurs tendance à disparaître en tant que seul traitement, notamment lorsque l'élimination de la pollution azotée est requise. Pour répondre aux exigences réglementaires, une phase de traitement secondaire doit être conduite.
Ils consistent à débarrasser les eaux usées des polluants solides les plus grossiers. Ce sont de simples étapes de séparation physique. Les dispositifs de pré traitement sont présents dans toutes les stations d’épuration, quels que soient les procédés mis en œuvre à l’aval. Ils ont pour but d’éliminer les éléments solides ou particulaires les plus grossiers, susceptibles de gêner les traitements ultérieurs ou d’endommager les équipements : déchets volumineux (dégrillage), sables (dessablage) et corps gras (dégraissage – déshuilage).
Le dégrillage consiste à faire passer les eaux usées au travers d’une grille dont les barreaux, plus ou moins espacés, retiennent les éléments les plus grossiers. Après nettoyage des grilles par des moyens mécaniques, manuels ou automatiques, les déchets sont évacués avec les ordures ménagères. Le tamisage, qui utilise des grilles de plus faible espacement, peut parfois compléter cette phase du pré traitement.
Le dessablage et le déshuilage-dégraissage consistent ensuite à faire passer l’eau dans des bassins où la réduction de vitesse d’écoulement fait se déposer les sables et flotter les graisses.
L’injection des microbulles d’air permet d’accélérer la flottation des graisses. Les sables sont récupérés par pompage alors que les graisses sont raclées en surface.
On enlève ainsi de l’eau les éléments grossiers et les sables de dimension supérieure à 200 microns ainsi que 80 à 90 % des graisses et matières flottantes (soit 30 à 40 % des graisses totales).
B. Les traitements secondaires
Après les pré traitements qui portent sur les matières particulaires décantables, il reste dans l’eau une charge polluante dissoute et des matières en suspension.
Les traitements secondaires recouvrent les techniques d'élimination des matières polluantes solubles (carbone, azote, et phosphore). Ils constituent un premier niveau de traitement biologique. Pour satisfaire à la réglementation actuelle, les agglomérations de plus de 2000 équivalents-habitants devront être raccordées à des stations d'épuration permettant un traitement secondaire des eaux usées d'ici fin 2005. Le traitement secondaire est donc désormais le niveau minimal de traitement qui doit être mis en oeuvre dans les usines de dépollution.
Les traitements physico-chimiques permettent d’agglomérer ces particules par adjonction d’agents coagulants et floculants (sels de fer ou d’alumine, chaux...). Les amas de particules ainsi formés, ou “flocs”, peuvent être séparés de l’eau par décantation ou par flottation.
Les stations physico-chimiques (environ une centaine d'unités en France), sont adaptées aux contextes touristiques saisonniers où les variations de charge peuvent être très brutales sur une courte période.
Ces traitements (qui ne s’imposent que dans certaines filières de traitement) permettent d’enlever jusqu’à 90 % des matières en suspension. La pollution dissoute n’est que très partiellement traitée.
C. Le traitement biologique
C'est la partie essentielle du traitement. Les eaux arrivent dans un second bassin où sont développées des cultures de micro-organismes. Les impuretés sont alors digérées par ces êtres vivants microscopiques et transformées en boues. Ce processus naturel est observable dans les rivières. Par un brassage mécanique ou un apport d'air, les micro-organismes se reproduisent très rapidement (leur nombre double toutes les 10 minutes).
Ils se nourrissent de la pollution organique et du dioxygène de l'air pour produire du gaz carbonique et de l'eau.
Ces traitements sont indispensables pour extraire des eaux usées les polluants dissous, essentiellement les matières organiques. Ils utilisent l’action de micro-organismes capables d’absorber ces matières. La sélection naturelle des espèces et leur concentration dans un bassin permet d’accélérer et de contrôler un phénomène qui se produit communément en milieu naturel.
Dans le cas des eaux usées urbaines, on favorise le développement de bactéries aérobies, c’est-à-dire, qui utilisent l’oxygène pour se développer.
- Les procédés biologiques extensifs : le lagunage naturel
Les lagunes sont constituées de plans d’eau peu profonds, en général au nombre de trois. L’apport d’oxygène naturel, par échange avec l’atmosphère ou par photosynthèse des algues de surface, peut être complété exceptionnellement par des aérateurs pour stimuler l’activité biologique et diminuer les surfaces.
Les bassins de traitement des eaux brutes éliminent essentiellement les polluants carbonés. Les bassins suivants, dits d’affinage (eau déjà traitée), peuvent en outre permettre l’élimination des contaminants biologiques par l’action du rayonnement solaire.
Le lagunage est en fort développement en France dans les petites communes rurales, en raison de sa rusticité et de performances d'épuration honorables. En 1992, on dénombrait plus de 2 000 installations de lagunage, généralement de taille inférieure à 2 000 équivalent-habitants. Elles tendent à remplacer les
« décanteurs-digesteurs » aux performances épuratoires médiocres au regard des nouvelles valeurs de rejets demandées.
Le procédé de lagunage convient moins bien aux communes plus grandes en raison de surfaces de bassin très importantes dans ce cas (emprise au sol : 15 m2/habitant). Les lagunes présentent l’inconvénient d’occuper des surfaces très importantes et d’avoir des performances très variables en fonction des conditions climatiques. Elles ont l’avantage d’être rustiques et peu coûteuses en fonctionnement, et de s’intégrer assez harmonieusement dans le paysage.
Les lagunes présentent l’inconvénient d’occuper des surfaces très importantes et d’avoir des performances très variables en fonction des conditions climatiques. Elles ont l’avantage d’être rustiques et peu coûteuses en fonctionnement, et de s’intégrer assez harmonieusement dans le paysage.
- Les procédés "boues activés" sont les plus répandus en France.
Dans ces procédés, les bactéries se développent dans des bassins alimentés d’une part en eaux usées à traiter et d’autre part en oxygène par des apports d’air. Les bactéries, en suspension dans l’eau des bassins, sont donc en contact permanent avec les matières polluantes dont elles se nourrissent et avec l’oxygène nécessaire à leur assimilation.
Les principes de fonctionnement diffèrent suivant que l’objectif est de traiter le carbone ou le carbone et l’azote et/ou le phosphore : en pratique, il s’agit de permettre la sélection des espèces de bactéries capables soit de transformer le carbone en CO2, soit de transformer l’azote en nitrates puis les nitrates en azote gaz (N2), soit de stocker le phosphore. Dans tous les cas, la séparation de l’eau traitée et de la masse des bactéries (que l’on appelle « boues ») se fait dans un ouvrage spécifique appelé
"clarificateur".
Pour conserver un stock constant et suffisant de bactéries dans le bassin de boues activées, une grande partie des boues extraites du clarificateur est renvoyée dans le bassin.
Une petite partie de ces boues, correspondant à l’augmentation du stock pendant une période donnée, est évacuée du circuit des bassins d’aération et dirigée vers les unités de traitement des boues : cette fraction des boues constitue les « boues en excès ». La plupart des stations d’épuration municipales françaises fonctionnent selon ce principe.
L’avantage des biofiltres est de pouvoir traiter les matières polluantes carbonées et éventuellement azotées, dans un volume beaucoup plus faible que dans le cas de procédés à cultures libres, avec des rendements similaires. Mais les biofiltres sont plus coûteux en investissement et plus délicats en fonctionnement.
- Les procédés biologiques à cultures fixées : les biofiltres et les lits bactériens
Le principe de ces procédés consiste à faire percoler l’eau à traiter à travers un matériau sur lequel se développent les bactéries qui constituent alors un biofilm sur ce support. Le type de matériau varie suivant les procédés :
• les lits bactériens utilisent des galets ou des supports alvéolaires,
• les biofiltres utilisent des matériaux de plus petite taille : des argiles cuites, des schistes, du polystyrène, des graviers ou des sables. Les biofiltres permettent généralement des traitements plus intensifs et plus poussés que les lits bactériens classiques, plus rustiques dans leur
conception et dans leur exploitation.
Les procédés "boues activés" sont les plus répandus en France.
D. La clarification
Dans un troisième bassin, on sépare l'eau des boues : une fois déposées au fond du bassin, celles-ci sont raclées et évacuées. L'eau, ainsi débarrassée de 80 à 90% de ses impuretés, subit alors des analyses et des contrôles avant d'être rejetée dans le milieu naturel.
Dans certains cas, des traitements tertiaires sont nécessaires, notamment lorsque l'eau épurée doit être rejetée en milieu particulièrement sensible. A titre d'illustration, les rejets dans les eaux de baignade, dans des lacs souffrant d'un phénomène d'eutrophisation ou dans des zones d'élevage de coquillages sont concernés par ce troisième niveau de traitement. Les traitements tertiaires peuvent également comprendre des traitements de désinfection. La réduction des odeurs peut encore être l'objet d'attentions particulières.
2 - Les boues et leur traitement
Le traitement d'un mètre cube d'eau usée produit de 350 à 400 g de boues. Le traitement des boues a pour objectif de les conditionner en fonction de ce qu'on a l'intention d'en faire. Ce conditionnement a en général pour effet :
- une réduction de volume obtenue par épaississement, puis déshydratation (solidification), - une diminution du pouvoir de fermentation de ces matières (stabilisation biologique, chimique, thermique...).
Actuellement, 60 % des boues sont recyclées par le biais d'une utilisation en agriculture, 15 % sont incinérées, 25 % envoyées en décharge. La production de boues en France s'élève à environ 0,8 million de tonnes de matière sèche. Elle atteindra 1,2 million de tonnes en 2002. Cette augmentation et la perspective de fermeture des décharges, sous leur forme actuelle, imposent le développement des filières de valorisation et des processus qui permettent l'incinération des boues.
2 - 1 Les différents types de boues
Le traitement des eaux usées en station d'épuration produit une eau épurée, rejetée dans le milieu naturel, et un concentrat désigné sous le terme de "boues" ou "boues résiduaires".
- Les boues physico-chimiques sont produites dans les stations physico-chimiques, où les floculants
minéraux ajoutés participent pour une part importante à la quantité de boues produites.
Les matières organiques particulaires ou colloïdales contenues dans les eaux usées sont agglomérées par addition d’un réactif coagulant (sels de fer ou d’aluminium). 90 % des MES peuvent ainsi être captées.
Séparées par décantation, les boues obtenues renferment une partie importante de sels minéraux issus des eaux brutes et de l’agent coagulant. Les boues physico-chimiques sont surtout produites dans des stations balnéaires ou touristiques, aux variations de populations très grandes sur une courte période - Les boues dites primaires résultent de la simple décantation des matières en suspension (MES) contenues dans les eaux usées brutes. 70 % des MES peuvent ainsi être retenues. Elle ne sont pas stabilisées. Les stations ne traitant que la pollution particulaire sont de plus en plus rares en France, ou alors associées à des filières complémentaires de traitement.
- Les boues secondaires sont formées à partir de la charge polluante dissoute utilisée par les cultures bactériennes libres ou fixées en présence d'oxygène (aération de surface ou insufflation d'air).
Ces boues de traitement biologique sont essentiellement formées par les résidus de bactéries
“cultivées” dans les ouvrages d’épuration. Ces bactéries se sont nourries des matières organiques contenues dans les eaux usées et les ont digérées. Pour maintenir l’activité biologique de la station à un bon niveau, une partie de la masse des bactéries ou “biomasse en excès” doit être prélevée soutirée régulièrement, entretenant ainsi la dynamique de reproduction bactérienne.
Dans le cas où il existe des boues primaires et des boues secondaires, elles forment des boues "mixtes"
fraîches qui vont subir un traitement de stabilisation biologique. Dans le cas où il n'existe pas de décantation primaire (boues activées en aération prolongée, cas fréquents en France), la stabilisation aérobie se fait par séjour prolongé dans les ouvrages épuratoires.
Les lagunes produisent des "boues de lagunage". Les boues s'accumulant peu à peu au fond des bassins sont curées annuellement, ou tous les deux ans, dans la première zone d'accumulation des dépôts, et une fois tous les cinq ou dix ans pour les autres bassins.
• Désignation des différentes stations d’épuration
Dans le langage courant, l’appellation des stations d’épuration est basée sur la spécificité dominante ou l’originalité des procédés épuratoires mis en œuvre :
• Stations primaires
• Stations physico-chimiques
• Stations boues activées
• Stations lits bactériens
• Lagunage naturel
2 - 2 Traitement des boues : objectifs visés
Quel que soit le mode d'épuration des eaux usées, les boues sont initialement constituées d’eau (99 %), de matière organique fraîche, très fermentescible, et de matières minérales dissoutes ou insolubles.
Selon l’utilisation qui doit en être faite, des traitements complémentaires leurs sont appliqués : - pour réduire leur teneur en eau : du simple épaississement par gravité en passant par une déshydratation partielle (moins de 80 % d’eau), jusqu’à un séchage presque total (5 à 10 % d’eau),
- pour stabiliser la matière organique, en diminuant sa fermentescibilité pour réduire ou même supprimer les mauvaises odeurs,
- pour les hygiéniser, si nécessaire, en détruisant les micro-organismes pathogènes.
On produit ainsi toute une gamme de boues aux propriétés diverses : boues épaissies, déshydratées, séchées, digérées, chaulées, compostées, etc. Ces traitements influencent directement les propriétés fertilisantes des boues.
La majorité des stations d’épuration françaises pratique le traitement biologique des eaux usées.
Epaississement des boues par une table d'égouttage installée au sommet d'un silo.
On obtient des boues liquides épaissies (5 à 7 % M.S).
Déshydratation des boues par filtre à bande.
Siccité obtenue : entre 16 et 22 %.
Déshydratation des boues par centrifugation.
Déshydratation des boues suivie d'un malaxage à la chaux vive.
Le chaulage permet une hygiénisation des boues par montée du pH, selon la dose de chaux incorporée.
En conséquence, il est de la plus haute importance de choisir le mode de traitement des boues également en fonction des débouchés agronomiques identifiés dans le secteur géographique proche de la station d’épuration.
Une logique assez similaire prévaut pour les autres voies d’élimination. Si la boue doit être incinérée, mieux vaut qu’elle soit la plus déshydratée et la plus organique possible : la capacité à brûler (ou PCI) est alors maximisée. Si la boue doit aller en décharge, sa fermentescibilité doit être réduite et se présenter sous forme déshydratée (30 % de matière sèche au minimum) ; par exemple, les boues pourront être fortement chaulées, ou même incinérées préalablement, pour ne plus avoir à enfouir que des cendres, après conditionnement ultime si nécessaire.5. Le traitement des boues : une station d'épuration produit 2 litres de boues résiduaires par habitant et par jour, soit 2 m3 quotidiens pour 1 000 habitants. Ces boues, à l'état semi-liquide ou préalablement séchées, sont généralement utilisées en agriculture comme engrais ; une fois sèches, elles peuvent également être incinérées ou mises en décharges (cette dernière solution étant la plus coûteuse pour la collectivité).
Les traitements biologiques : chaque année, de nouvelles stations sont mises en service et d'autres bénéficient d'extensions. On évolue de plus en plus vers des traitements biologiques. Le traitement par boues activées constitue la filière prépondérante, tant par le nombre de stations que par la capacité.
Rappel : les communes sont responsables de services d'alimentation en eau potable et de l'assainissement. Elles assurent elles-mêmes la gestion des eaux usées ou font appel à des groupes industriels privés (gestion déléguée). Les services de collecte des eaux usées sont en grande partie assurés par les collectivités locales. La délégation est beaucoup plus développée pour les services de traitement et de distribution de l'eau potable. Les communes détiennent aussi certains pouvoirs de police afin d'assurer la salubrité publique, de prévenir les accidents et les catastrophes (inondations, rupture de
digues…). Par ailleurs, elles sont chargées de la surveillance des eaux d'alimentation (adduction, puits, citernes), des piscines et des eaux de baignade.
3 - Quelles sont les exigences épuratoires fixées par la réglementation française ?
Après les traitements opérés au sein de la station d'épuration, les eaux usées ne doivent plus contenir qu'une quantité réduite de matières polluantes. La proportion de ces matières éliminée par la station d'épuration est appelée "rendement de l'épuration". Un rendement minimum, les exigences épuratoires, est fixé par la réglementation, conformément à la directive européenne du 21 mai 1991.
- Pour les stations d'épuration traitant plus de 2000 équivalents-habitants, les exigences épuratoires sont définies par l'arrêté du 22 décembre 1994, en termes de rendement ou de concentration maximum dans l'eau épurée. Plusieurs niveaux d'objectifs sont fixés en fonction des caractéristiques du milieu dans lequel l'eau dépolluée est renvoyée. On distingue ainsi des "zones normales" et des "zones sensibles".
. Pour les "zones normales", c'est-à-dire les zones ne posant pas de problème particulier sur le plan écologique, 90 % des matières en suspension doivent notamment être éliminés. Les trois quarts des matières organiques sont détruits. Pour les matières organiques biodégradables, le rendement de l'épuration est de 70 % pour les stations d'une capacité comprise entre 2000 et 10000 équivalents- habitants et de 80 % pour les installations pouvant traiter plus de 10000 équivalents-habitants. Le tableau ci-dessous récapitule l'ensemble des exigences épuratoires réglementaires.
. Dans les "zones sensibles", l'eau doit en plus être débarrassée de 70 % de l'azote et de 80 % du phosphore. Les zones sensibles comprennent tous les milieux aquatiques menacés par des phénomènes d'eutrophisation, mais aussi les eaux douces superficielles qui doivent être spécialement protégées pour demeurer apte à la production d'eau potable et les zones pour lesquelles un traitement est nécessaire pour des raisons sanitaires (élevage de coquillage, lieux de baignade). Une carte de ces zones a été établie en 1994 par le ministère de l'Environnement et a été révisée en 1999.
- Pour les stations d'épuration traitant moins de 2000 équivalent-habitants, celles des petites agglomérations, les exigences épuratoires sont déterminées par l'arrêté du 21 juin 1996. Les ouvrages de traitement physico-chimique doivent éliminer 30 % des matières organiques biodégradables et 50 % des matières en suspension. Les ouvrages de traitement biologique doivent atteindre un rendement épuratoire d'au moins 60 % des matières organiques. Comme pour les stations de dimension plus importante, les milieux fragiles exigent des traitements plus poussés. Lorsque l'eau épurée est rejetée dans des zones de baignade, de pêche à pied ou d'élevage de coquillages, le préfet peut instaurer des normes de rejets spécifiques, plus sévères que les minimums exigés dans les zones normales et incluant notamment des traitements de désinfection. En tout état de cause, au-delà de ces niveaux d'épuration minimaux, l'arrêté préfectoral d'autorisation de rejet peut imposer, en fonction des conditions locales, un renforcement des exigences épuratoires que devra respecter la station concernée.
Décret 94-469 du 3 juin 1994
Art. 14 alinéas 1 et 2 : Le préfet établit, pour chaque agglomération susceptible de produire une charge brute de pollution organique supérieure à 120 kg par jour, un document proposant les objectifs de réduction des flux de substances polluantes.
Ces objectifs sont établis à partir des données permettant d'apprécier la sensibilité des milieux récepteurs aux pollutions.
Arrêté du 22 décembre 1994 (Prescriptions techniques)
Chapitre II - Prescriptions techniques particulières applicables aux nouveaux systèmes de traitement
Art. 12 : Les systèmes d 'épuration doivent être dimensionnés, conçus, construits et exploités de manière telle qu'ils puissent recevoir et traiter les flux de matières polluantes correspondant à leur débit et leurs charges de référence. Ce dimensionnement tient compte :
- des effluents non domestiques raccordés au réseau de collecte ;
- des débits et des charges restitués par le système de collecte soit directement, soit par l'intermédiaire de ses ouvrages de stockage ;
- des variations saisonnières de charge et de flux ; - de la production de boues correspondante.
Art. 14 alinéa 1 : Le(s) point(s) de rejet(s) est (sont) déterminé(s) de manière à réduire au maximum les effets des déversements sur les eaux réceptrices, notamment pour les prises d'eau utilisées pour la consommation humaine, les zones de baignade, les zones piscicoles et conchylicoles. Ce point de déversement ne doit en outre pas faire obstacle à l'écoulement des eaux. Toutes dispositions doivent être prises pour prévenir l'érosion du fond ou des berges, assurer le curage des dépôts et limiter leur formation.
Art. 17 : Les ouvrages sont implantés de manière à préserver les habitations et établissements recevant du public des nuisances de voisinage. Cette implantation doit tenir compte des extensions prévisibles des ouvrages ou des habitations.
Chapitre V - Obligations de résultat Systèmes de traitement
Art. 30 : I - Les dispositions figurant au présent article ne sont pas applicables au delà des débits et des charges pour lesquels l'installation est dimensionnée. II - L'arrêté d'autorisation fixe les valeurs limites de rejet provenant de stations d'épuration, fonctionnant dans des conditions normales, au vu du document d'incidence, des objectifs de qualité des milieux récepteurs, des usages à l'aval et de l'arrêté fixant les objectifs de dépollution de l'agglomération. Ces valeurs peuvent être évolutives.
Elles ne peuvent être moins sévères que celles figurant en annexe II pour les ouvrages visés à l'article 9 du décret n° 94-469 du 3 juin 1994. L'arrêté d'autorisation peut prévoir des prescriptions différentes en fonction des périodes de l'année.
4 - Les techniques de traitement des Eaux Pluviales (EP)
La conception des équipements peut intégrer de différentes manières le traitement des eaux pluviales : - soit elles sont traitées dans une usine. Cela implique la mise en œuvre d'équipements permettant de faire face aux augmentations soudaines de débit provoquées par les orages, et des traitements adaptés à la composition particulière des eaux de pluie,
- soit elles sont stockées dans des bassins de retenue ou d'infiltration, de façon à pouvoir étaler le traitement dans le temps,
- soit elles font l'objet d'un traitement ou d'un prétraitement local dans des bassins de décantation, ce qui suppose un entretien permanent, afin d'éviter le développement de bactéries dans les boues décantées et les mauvaises odeurs. Mises à part ces techniques, il demeure qu'un des moyens les plus efficaces pour gérer la pollution pluviale est la mise en œuvre de solutions alternatives (chaussées drainantes, fossés
d'infiltration...). Ces solutions reposent sur l'emploi de techniques préventives qui visent à limiter l'imperméabilisation des sols et le ruissellement des eaux afin de réduire l'apport des eaux de pluie dans les réseaux qui les collectent.
5 - La dépollution des eaux usées en chiffres
La France possède aujourd'hui environ 12 000 stations d'épuration. 95 % des communes de plus de 10 000 habitants disposent d'une station d'épuration. En France, le rendement des stations d'épuration est, en moyenne, de 70 %, c'est-à-dire que l'on n'enlève que 70 % de la pollution. Si on considère que l'on collecte 65 % des eaux usées, le taux de dépollution pour la France n'est que de 45 %. L'objectif fixé par la loi, à l'horizon de 2005, est un taux de dépollution de 65 %.
De nouvelles stations sont construites chaque année. Pour répondre aux obligations, les traitements primaires sont de plus en plus fréquemment abandonnés au profit des traitements secondaires, qui exploitent largement les filières biologiques.
6 - Les sous-produits du traitement
L’entretien des réseaux de collecte et les traitements en stations d’épuration génèrent plusieurs sortes de sous-produits.
• Les sous-produits des réseaux :
Les matières de curage des réseaux d’assainissement sont des graviers, des sables, des matières organiques et des détritus divers qui s’accumulent dans les réseaux à tous les endroits où la vitesse d’écoulement des eaux est ralentie. Pour la région parisienne, cela représente plus de 100 000 m3/an de boues de curage. En moyenne, les boues de curage représentent 18 kg/habitant/an de matières brutes (données AGHTM).
Les graisses des bacs à graisses des artisans, restaurateurs, cantines, industriels, …
• Les sous-produits des stations d’épuration :
Les refus de dégrillage : déchets solides de toute nature (bouts de bois, boîtes de conserve, flacons en plastique, feuilles, etc.)
Les matières de dessablage : récupérées au niveau des pré-traitements (sable, graviers, ou particules lourdes) en quantité importante (à l’échelle d’une agglomération comme Bordeaux, les sables issus du nettoyage de la voirie et du système d’assainissement représentent une masse de 30 000 t/an).
Les matières grasses de dégraissage-déshuilage récupérées par flottation.
Les boues : elles sont principalement constituées de particules solides non retenues par les pré- traitements en amont de la station d’épuration, des matières organiques non dégradées, des matières minérales et des micro-organismes (bactéries dégradatives pour l’essentiel). Elles se présentent sous forme d’une «soupe épaisse» qui subit ensuite des traitements visant en
particulier à réduire leur teneur en eau. La quantité moyenne produite en France est de 15 kg de matière sèche/habitant/an (variation 10 à 25 kg/hab./an).
Les gaz : gaz carbonique et azote notamment, lesquels retournent à l’atmosphère.
Seules les boues d’épuration peuvent faire l’objet d’un recyclage en agriculture.
Encore faut-il qu’elles répondent à une qualité et à des règles précises, détaillées dans ce dossier (voir chapitre 3 page 30, chapitre 4 page 33, et fiche 4.2). Les autres sous-produits de l’assainissement sont éliminés dans le circuit des déchets municipaux. Les produits minéraux de curage et de dessablage peuvent être valorisés en remblais, sous réserve d’un nettoyage- calibrage. Les déchets graisseux sont incinérables ou biodégradables.
La réglementation française impose de traiter, d’utiliser ou d’éliminer les sous-produits de l’assainissement. Elle fixe les obligations et les responsabilités des différents acteurs dans ces domaines, ainsi que les mécanismes de financement de ces activités qui peuvent s’avérer parfois très coûteuses.
La qualité des eaux usées détermine directement la qualité des boues d’épuration produites, notamment leur teneur en éléments-traces. Aussi une police des réseaux efficace est-elle de la plus haute importance pour prévenir les rejets de substances chimiques contaminantes dans les égouts, si la municipalité fait le choix d’une filière de recyclage agricole pour ses boues d’épuration.
