FROMAGERIE ETOILE DU VERCORS ST JUST DE CLAIX (38) Rapport d Expertise

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1 FROMAGERIE ETOILE DU VERCORS ST JUST DE CLAIX (38) Mission d expertise relative au traitement des effluents de la fromagerie Rapport d Expertise Décembre 2014 v1

2 Immeuble «Le Crystallin» 191/193 Cours LAFAYETTE LYON CEDEX 6 lyon@hydra.setec.fr T : F : Responsables d affaire : S. CARBONNEL N affaire : 016_35853 Version Date Etabli par Vérifié par Nb pages Observations / Visa 1 15/12/2014 COV MUF 50 + annexes VSO Liste des abréviations E.H. : (Equivalent Habitant) : représente la quantité moyenne de pollution rejetée par jour par habitant : DBO5 (Demande biochimique en oxygène sur 5 jours): 60 g/hab/j. DCO (Demande chimique en oxygène) : 120 g/hab/j. MES (Matières en suspension) : 70 g/hab/j. NTK (Azote total de Kejdhal) : 14 g/hab/j. Pt (Phosphore Total): 4 g/hab/j. NH4 : Azote Ammoniacal. QEU (volume d eaux usées sanitaire) : 150 l/hab/j. SMABLA : Syndicat Mixte d Assainissement de la Bourne et Lyonne Aval. EDV : Etoile Du Vercors. 2

3 TABLE DES MATIERES 1 CONTEXTE DE L ELABORATION DU PRESENT RAPPORT BILAN DES CHARGES ACTUELLES ET FUTURES Charges émises par la fromagerie Charges émises par le SMABLA Bilans des charges moyennes actuelles et futures PARTIE I : EXAMEN DE LA NOTE JUSTIFICATIVE DU CHOIX D EDV EN MATIERE DE TRAITEMENT DE SES EFFLUENTS Détails des investissements sans subventions Détails des Frais de fonctionnement à charge nominale Bilan et conclusion Bilan Conclusion PARTIE II : DIAGNOSTIC CAPACITAIRE DE LA STEP DU SMABLA Principales caractéristiques de la step du SMABLA Capacité nominale Objectifs de traitement Principe de traitement et principales caractéristiques dimensionnelles Synthèse des charges reçues en Charge reçue en DCO Charge reçue en MES Charge reçue en DBO Charge reçue en NH Charge reçue en Pt Conclusion concernant l analyse des données d auto-surveillance de Synthèse des charges reçues en Comparaison des charges moyennes reçues en 2013 et Conclusion quant à la réserve capacitaire disponible Bilan avec les charges actuelles PARTIE III : EXAMEN DE LA TRAITABILITE DES EFFLUENTS DE L ETOILE DU VERCORS SUR LA STEP DU SMABLA Caractéristiques des effluents de la fromagerie EDV Conclusion quant aux caractéristiques et à la traitabilité des effluents mixtes Généralités sur le traitement des eaux issus de la transformation des produits laitiers Les traitements primaires Traitement secondaires Examen des concentrations dans l effluent brut ainsi que dans l effluent mixte

4 5.4.1 Concentrations calculées en entrée de décantation primaire Concentrations calculées en entrée de biofiltration Examen par le calcul du traitement de l effluent mixte sur la station du SMABLA Fonctionnement de l étage de traitement primaire Fonctionnement de l étage de Bio-filtration Charges hydrauliques Charges organiques Conclusion AVIS ET CONCLUSIONS MOTIVEES D HYDRATEC ANNEXES 4

5 Liste des tableaux et légendes Tableau N 1 : résultats d auto-surveillance d EDV avec déduction des charges de l entreprise St Jean 8 Tableau N 2 : Charges de pollution moyennes projetée par EDV en situation future et issues de l étude d impact 9 Tableau 3 : Récapitulatif des charges moyennes produites par EDV en situation actuelle en situation future en moyenne et en pointe. 9 Tableau N 4 : bilan des charges actuelles et futures traitées à la step du SMABLA. 10 Tableau N 5 : bilan des charges domestiques actuelles et futures or prise en compte des MV dont la charge n a pas été validée par le SMABLA. 11 Tableau N 6 : bilan des charges industrielles de St jean actuelles et futures 11 Tableau N 7 : bilan des charges industrielles d EDV actuelles et futures 11 Tableau N 8 : bilan des charges actuelles et futures - Nota : Ce tableau ne tient pas compte des 10% d abattement de la pollution liés aux prétraitements, sur les effluents d EDV à prendre en compte dans le cas d un raccordement sur la step du SMABLA. 12 Tableau N 9 : Comparaison des investissements avec subventions. 16 Tableau N 10 : Comparaison des frais de fonctionnement à charge nominale. 16 Tableau N 11 : Capacité nominale de la step du SMABLA. 17 Tableau N 12 : Objectifs de traitement de la step du SMABLA. 17 Graphique N 1 montrant l évolution des volumes en entrée de station au cours de l année Graphique N 2 montrant l évolution de la DCO en entrée de station au cours de l année Graphique N 3 montrant l évolution des MES en entrée de station au cours de l année Graphique N 4 montrant l évolution de la DBO5 en entrée de station au cours de l année Graphique N 5 montrant l évolution du NH4 en entrée de station au cours de l année Graphique N 6 montrant la corrélation entre les forts volumes (classés par ordre décroissant de gauche à droiteéchelle logarithmique en ordonnée) et les charges élevées en DCO et en MES (pente visible sur les courbes de tendance) caractéristiques d une pollution particulaire d origine pluviale, alors que les paramètres purement liés aux eaux usées sanitaires DBO et NH4 ne suivent pas cette tendance (courbe de tendance horizontale). 24 Graphique N 7 montrant l évolution des volumes en entrée de station au cours de l année Graphique N 8 montrant l évolution de la DCO en entrée de station au cours de l année Graphique N 9 montrant l évolution des MES en entrée de station au cours de l année Graphique N 10 montrant l évolution de la DBO5 en entrée de station au cours de l année Graphique N 11 montrant l évolution du NH4 en entrée de station au cours de l année Graphique N 12 montrant l évolution du Pt en entrée de station au cours de l année Tableau N 13 Charges reçues en moyenne journalière par paramètre la capacité hydraulique tient compte de 550 m3 d eaux parasites (3.650 m3/j). 31 Graphique N 13 des charges reçues en moyenne journalière par paramètre (E.H.) 31 Tableau N 14 projection des charges actuelles en E.H. 32 Graphique N 14 reportant les charges moyennes journalières des différentes origines. 32 Tableau N 15 projection des charges actuelles en E.H. avec prise en compte des pointes hydrauliques du SMABLA. 33 Graphique N 15 reportant les charges moyennes journalières de différente origine. Les flux du SMABLA sont les pointes maximales observées en Tableau N 16 projection des charges actuelles en E.H. en situation future et en considérant E.H. de matières de vidange. 34 Graphique N 16 reportant les charges moyennes journalières de différentes origine en situation future (+3390 E.H E.H. de Matières de Vidange pour le SMABLA, et 1150 kg/j DCO produites par EDV). 34 Tableau N 17 évolution des caractéristiques de d effluent au cours de sa dilution avec les effluents domestiques. 36 Graphique N 17 évolution de la biodégradabilité en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. 37 Graphique N 18 évolution de la proportion d azote/ DBO5 en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. 37 5

6 Graphique N 19 évolution de la proportion d azote par rapport à la fraction biodégradable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. 38 Graphique N 20 évolution de la proportion de phosphore par rapport à la fraction biodégradable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. 38 Graphique N 21 évolution de la proportion de MES par rapport à la fraction oxydable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. 39 Tableau N 18 : Concentrations généralement admises en entrée de bio-filtration [mémento technique de l eau Degrémont]. 40 Graphique N 22 montrant l évolution des concentrations en DBO5 en entrée de décantation primaire. Ratio de 150 L/EH. 42 Graphique N 23 montrant l évolution des concentrations en DCO En entrée de décantation primaire Ratio de 150 L/EH 42 Graphique N 24 montrant l évolution des concentrations en DBO5 en entrée de décantation primaire. Ratio de 300 L/EH. 43 Graphique N 25 montrant l évolution des concentrations en DCO En entrée de décantation primaire Ratio de 300 L/EH 43 Graphique N 28 montrant l évolution des concentrations en DBO5- En entrée de Bio-filtration. Ratio de 150 L/EH 44 Graphique N 20 montrant l évolution des concentrations en DCO En entrée de Bio-filtration. Ratio de 150 L/EH 44 Graphique de l évolution des concentrations en DBO5- En entrée de Bio-filtration. Ratio de 300 L/EH 45 Graphique de l évolution des concentrations en DCO En entrée de Bio-filtration. Ratio de 300 L/EH 45 6

7 1 CONTEXTE DE L ELABORATION DU PRESENT RAPPORT La Fromagerie l Etoile du Vercors située à St Just de Claix (38) est spécialisée dans la fabrication et l affinage de fromages (St Marcellin, Saint Félicien et fromages de chèvre). Le site transforme en moyenne L/j de lait et jusqu à L /j en pointe (soit T de fromages produits en 2013). L établissement est soumis à Autorisation au titre de la rubrique de la Nomenclature des Installations Classées : «Activité de stockage, de traitement, de transformation du lait ou des sous produits issus du lait : capacité journalière de traitement supérieure à L». Afin de mettre à jour sa situation administrative et pour tenir compte de sa capacité de production future, portée à L/j* en pointe de lait transformé (soit 21 T de fromages par jour et T/an), l Etoile du Vercors a déposé en mai 2014 un dossier d Autorisation au titre des Installations Classées Pour la Protection de l Environnement. Dans l étude d impact il est indiqué que pour traiter ses effluents, la fromagerie projette de réaliser à proximité de son site de production une installation de traitement de eaux de type boues activées faible charge et une déshydratation des boues d épuration. Le présent rapport a pour objectif : La vérification de la note justificative du traitement des effluents transmise par l Etoile du Vercors en réponse à diverses observations formulées dans le cadre de l enquête publique et sa modification éventuelle. Le diagnostic capacitaire de la station d épuration du SMABLA. L examen technique de la traitabilité des effluents d EDV sur la station du SMABLA. *[Dossier ICPE- GES- Mai Résume non technique- Etude d impact p. 23 à 25]. 7

8 2 BILAN DES CHARGES ACTUELLES ET FUTURES 2.1 CHARGES EMISES PAR LA FROMAGERIE La Fromagerie assure l auto-surveillance de ses rejets et dispose de données récentes enregistrées en 2013 et Il est important de noter que le point équipé pour l auto-surveillance enregistre également les rejets émis par l entreprise St Jean (fabrication de quenelles). Selon les données d EDV, les bilans de pollution réalisés au sein de l entreprise St Jean ont permis d établir les ratios de pollution ci-dessous : Volume d eaux usées généré par 1 kg de produit fabriqué : 6m 3. Quantité de DCO produite par 1 kg de produit fabriqué : 9 kg (en tenant compte de l effort de récupération des graisses effectué par l entreprise St Jean courant 2013). Sur la base de ces ratios et de la production de l entreprise St Jean, les charges moyennes émises par St Jean ont pu être déduites : Volume d eaux usées : 45 m 3 /j (soit 9.4 % en moyenne des volumes mesurés au point d auto-surveillance commun aux deux entreprises). Quantité de DCO : 68 kg/j (soit 13,7 % en moyenne de la charge mesurée au point d auto-surveillance commun aux deux entreprises). La synthèse des mesures effectuées par EDV dans le cadre de bilans d auto-surveillance et déduite des charges moyennes de St Jean est reportée dans le tableau ci-dessous : Nbre de mesures et période 269 (==> 03/2013 à 06/2014) 269 (==> 03/2013 à 06/2014) 8 (2010==> 2013) 9 (2010==> 2013) 9 (2010==> 2013) 10 (2009==> 2013) Paramètre Volume (m3/j) DCO (kg/j) DBO5 (kg/j) MES (kg/j) NGL (kg/j) Pt (kg/j) Moyenne Max Min Tableau N 1 : résultats d auto-surveillance d EDV avec déduction des charges de l entreprise St Jean Les résultats présentés dans le tableau N 1 sont des moyennes. Il est important de noter que selon l examen des mesures d auto-surveillance, les charges peuvent ponctuellement être majorées d un coefficient allant jusqu à 5. La production annuelle actuelle de fromages est de l ordre de T/an (8.65 T /j en moyenne). 8

9 L étude d impact [page ] indique les caractéristiques des eaux usées à terme pour une production de 21 T/ j de produit (4.000 T/an) : Charges futures en pointe (21T de fromages /j) Volumes m 3 /j 650 DCO kg /j 1150 DBO5 kg/j 680 MES kg/j 350 Nt kg/j 35 Pt kg/j 30 Tableau N 2 : Charges de pollution moyennes projetée par EDV en situation future et issues de l étude d impact Dans la suite du rapport nous prendrons en compte les charges à traiter en situation actuelle ainsi que les charges à traiter en situation future définies ci-dessus. On prendra également en compte les pointes annoncées par EDV et ayant servi au dimensionnement du projet de station autonome en notant qu elles restent très faibles par rapport à celles que l on peut observer actuellement. [Annexe 1 : Variations des charges émises par EDV en situation actuelle]. kg/j En moyenne actuelle* En moyenne future** En pointe future*** DBO DCO MES NK Pt Qj m 3 /j Tableau 3 : Récapitulatif des charges moyennes produites par EDV en situation actuelle en situation future en moyenne et en pointe. [* : Données extraites des bilans d auto-surveillance]. [** : Données extraites de l étude d impact]. [*** : Données transmises par EDV dans le cadre de l étude de son projet de station autonome]. Quelques soient les modalités de traitement des effluents (station collective ou autonome) les pointes seront à maitriser par le biais : -De la récupération systématique du sérum. -De la mise en place d un bassin tampon qui permettra de lisser les écarts. 9

10 2.2 CHARGES EMISES PAR LE SMABLA Les charges émises par le SMABLA et traitées au sein de la station d épuration syndicale sont détaillées ci-après. Elles se décomposent comme suit : Les charges reçues en moyenne actuelle [données issues de l auto-surveillance SMABLA-Bilan 2014]. Les charges reçues en moyenne en situation future (à échéance moyenne). Les effluents industriels issus de l entreprise St Jean [cf. convention de rejet industriel entre le SMABLA et l entreprise St Jean ]. Eaux usées reçues actuellement en moyenne* Charges actuelles émises par l entreprise St Jean** Eaux usées reçues en situation future en moyenne*** Charges Nominales émises par l entreprise St Jean**** Volume m 3 /j DCO kg/j DBO5 kg/j MES kg/j NTK kg/j Pt kg/j Tableau N 4 : bilan des charges actuelles et futures traitées à la step du SMABLA. [* : Données extraites des bilans d auto-surveillance]. [** : Données issues de mesures in situ]. [*** : Prise en compte de E.H. domestiques supplémentaires]. [**** : Données issues de la convention passée entre le SMABLA et St Jean]. En situation actuelle la charge moyenne reçue en DBO5 est donc de 239/0.06 = E.H. Concernant les charges domestiques raccordées et raccordables à la station d épuration, les données suivantes [confirmées par le SMABLA (M. Perrin) lors de notre visite du site du 03-Décembre 2014] sont prises en compte : E.H E.H. d eaux usées domestiques raccordables en situation future soit : E.H. et un total de E.H. 10

11 2.3 BILANS DES CHARGES MOYENNES ACTUELLES ET FUTURES SMABLA Eaux usées reçues actuellement en moyenne Eaux usées reçues en situation future en moyenne ( E.H.) Volume m 3 /j DCO kg/j DBO5 kg/j MES kg/j NTK kg/j Pt kg/j Tableau N 5 : bilan des charges domestiques actuelles et futures or prise en compte des MV dont la charge n a pas été validée par le SMABLA. Entreprise St Jean Charges actuelles émises en moyenne par l entreprise St Jean (moyennes établies sur la base de mesure in situ) Charges Nominales émises par l entreprise St Jean (selon convention). Volume m 3 /j DCO kg/j DBO5 kg/j MES kg/j NTK kg/j Pt kg/j Tableau N 6 : bilan des charges industrielles de St jean actuelles et futures Etoile du Vercors Charges Moyennes émises en situation actuelle Charges moyennes émises en situation future Charges de pointe émises en situation future Volume m 3 /j DCO kg/j DBO5 kg/j MES kg/j NTK kg/j Pt kg/j Tableau N 7 : bilan des charges industrielles d EDV actuelles et futures 11

12 TOTAL Charges Moyennes émises en situation actuelle Charges moyennes émises en situation future Charges (avec pointe EDV) émises en situation future Capacité nominale step SMABLA Volume m 3 /j (5 130 pluie) (5 140 pluie) DCO kg/j DBO5 kg/j MES kg/j NTK kg/j Pt kg/j Tableau N 8 : bilan des charges actuelles et futures - Nota : Ce tableau ne tient pas compte des 10% d abattement de la pollution liés aux prétraitements, sur les effluents d EDV à prendre en compte dans le cas d un raccordement sur la step du SMABLA. 12

13 3 PARTIE I : EXAMEN DE LA NOTE JUSTIFICATIVE DU CHOIX D EDV EN MATIERE DE TRAITEMENT DE SES EFFLUENTS 3.1 DETAILS DES INVESTISSEMENTS SANS SUBVENTIONS [La note est jointe en Annexe 2]. La page ci-après présente le détail des investissements réajustés. Pour la station d épuration autonome nous avons pris en compte le montant du devis n E OFR-001_Rev 1 du 16 /07/2014. Le dimensionnement des ouvrages ainsi que le procédé de traitement sont cohérents avec la nature des effluents à traiter. Cependant nous remarquons : L absence de dégraisseur (justifié par l entreprise). L absence de bassin tampon et de régulation du ph. L absence de sélecteur en entrée de bassin d aération. Qualité des inox limitée à l inox 304L. Il est opportun de mettre en œuvre un bassin d aération bien séparé du bassin biologique équipé d un système de correction du ph. De même il parait peu judicieux de faire l économie d un ouvrage de dégraissage même si la température des effluents est proche de 20 C. Enfin la qualité des inox en contact avec les effluents préconisée est de l inox 316 L au minimum. Concernant l investissement des prétraitements dans le cas du raccordement au SMABLA nous avons réajusté le devis [Voir en Annexe 3] afin de tenir compte de l installation des équipements dans l enceinte de l usine et non sur la parcelle 210. (Voir le détail des calculs en page suivante). 3.2 DETAILS DES FRAIS DE FONCTIONNEMENT A CHARGE NOMINALE Dans chaque cas on a tenu compte en sus des frais d exploitation courants, des frais de renouvellement des équipements dont les détails sont fournis en Annexe 4. (Voir le détail des calculs en page suivante). 13

14 Investissement station autonome POSTE Montant EDV Montant retenu Commentaires DEVIS POUR STATION D'EPURATION AUTONOME Devis établi pour traiter Kg/13 80 Kg de DBO5/j [n E OFR-001-Rev2] AUTRES POSTES MAITRISE D'ŒUVRE ,3% du montant du devis - montant cohérent ACHAT TERRAIN Prix proposé pour l'achat de la maison et du terrain voisin (parcelle 220) - Acquisition necessaire si aucune autre parcelle n'est constructible. MISSION SPS Cohérent MISSION DE CONTRÔLE TECHNIQUE Cohérent RACCORDEMENTS (EDF,AEP etc..) Les travaux de raccordement AEP et téléphone ne sont pas inclus dans ce devis qui comporte les travaux suivants : Aménagement d'un poste transfo existant, mise en place d'un transfo 400 KVA, mise en place d'un branchement de chantier. PROVISION POUR DIVERS ET IMPREVUS ,16 % du prix budget - faible : on prendra 5 % FRAIS DE PERMIS DE CONSTRUIRE 5000 Forfait ajouté par hydratec RACCORDEMENT AEP ET TELEPHONIQUE 5000 Forfait ajouté par hydratec ETUDE GEOTECHNIQUE PREALABLE 3900 Selon facture fondasol N ESSAIS DE GARANTIE 8000 Forfait ajouté par hydratec SOUS TOTAL"AUTRES POSTES" TOTAL INVESTISSEMENT Investissement raccordement SMABLA POSTE Montant EDV Montant retenu Commentaires DEVIS POUR PRETRAITEMENTS Devis "reconstitué" - hypothèse d'une emprise de 25m*25m dans l'enceinte de l'usine. AUTRES POSTES FRAIS DE RACCORDEMENT AU SMABLA Selon le projet de convention V9 remis par le SMABLA MAITRISE D'OEUVRE ,84 % du montant du devis ACHAT TERRAIN Sans objet - Compte tenu d'une emprise maxi de 25m*25m le projet doit pouvoir s'insérer dans l'enceinte de l'usine MISSION SPS Cohérent MISSION DE CONTRÔLE TECHNIQUE Cohérent PROVISION POUR DIVERS ET IMPREVUS % du budget annoncé- faible : on prendra 5 % SOUS TOTAL"AUTRES POSTES" TOTAL INVESTISSEMENT

15 Coût d'exploitation station autonome (La station doit fonctionner même si elle ne reçoit pas ou peu d'effluents d'où un calcul effectué sur 365 j.) POSTE Montant EDV Montant retenu Commentaires Consommation électrique Selon décomposition des moteurs et temps de marche associée établie dans le devis : cohérent - Sur 365 j Personnel d'exploitation Selon décomposition des temps fournie dans le devis : cohérent - Sur 365j Réactifs Selon décomposition des consommations fournies dans le devis : cohérent Frais d'analyse Pas d'observations Evacuation des sous produits (boues) Calcul EDV 519 T MS à 16 % de siccité soit 1184 m3 et 1184 T à 77 HT /T ==>la production de boues apparait un peu sous estimée pour la capacité nominale ==> il est raisonnable de prendre 600 kg de MS mini. Les bennes sont inclues dans le devis constructeur. Evacuation des sous produits (refus de tamisage) Issu du devis constructeur, non reporté par EDV Frais de renouvellement des équipements/maintenance Non pris en compte par EDV- Selon l'estimation faite par hydratec jointe en annexe. Total annuel Coût d'exploitation raccordement au Smabla - (Le fonctionnement des prétraitements est asservi à l'arrivée des effluents d où un calcul sur 312 j). POSTE Montant EDV Montant retenu Commentaires Consommation électrique Voir le détail du calcul effectué par hydratec joint en annexe j Personnel d'exploitation Voir le détail du calcul effectué par hydratec joint en annexe - 312j Frais d'analyse Contrôle nécessaire des flux envoyés au Smabla Evacuation des sous produits (graisses) KG /j en moyenne en bruts rdt 80% évacuation 100 HT/T Evacuation des sous produits (refus de tamisage) idem cas d'une station autonome Frais de renouvellement des équipements/maintenance Non pris en compte par EDV- Selon l'estimation faite par hydratec jointe en annexe. Taxe sur la modernisation des réseaux de collecte agence de l'eau EDV 0,15 /m3 sur la base de 780 m3/j (pointe). hydratec 0.15 /m3 en 2015 sur 650 m3/j j Frais de fonctionnement suivant projet de convention Pénalités de dépassement suivant projet de convention Total annuel ,63 /Kg DCO - basée sur 1150 Kg de DCO pour le calcul, bien qu'aucun accord n'ai été trouvé à ce jour. 10% d'abattement sur la DCO après dégraissage : 1050 kg/j j 1,26 /kg de DCO dépassée. j 17 t > kg en 2013 pour une DCO moyenne de 719 kg/dco /j. Soit pour Kg de DCO /j en moyenne un dépassement de 27 T de fromage annuels calculé

16 3.3 BILAN ET CONCLUSION Bilan Station autonome Raccordement au SMABLA Montant investissement Montant subventionnable déduit de la moins value sur le devis step rev 2 de HT. [Pour la Sation autonome : il s'agit du montant plafond de (cf. mail de M. Touron-AERMC à Mme Samitier en date du 05 décembre 2014 ) déduit de la moins value ci dessus.] [Pour le Raccordement Smabla on suppose que les droits d'entrée ne sont pas subventionnables] Subvention 30% Investissement avec subventions Coût au Kg de DCO sur la base de kg/dco.j Tableau N 9 : Comparaison des investissements avec subventions. Montant en fonctionnement Station autonome Raccordement au SMABLA Coût total annuel Coût au Kg de DCO sur la base de kg/dco.j Tableau N 10 : Comparaison des frais de fonctionnement à charge nominale Conclusion Par le biais des subventions le coût d investissement est équivalent quelque soit la solution adoptée pour le traitement des effluents. En revanche concernant le coût du fonctionnement le montant reste en faveur de l exploitation d une station d épuration autonome. 16

17 4 PARTIE II : DIAGNOSTIC CAPACITAIRE DE LA STEP DU SMABLA 4.1 PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE LA STEP DU SMABLA Capacité nominale La station d épuration du SMABLA a été mise en service fin Elle est dimensionnée pour traiter les charges polluantes suivantes [arrêté d autorisation inter-préfectoral N et ] : Paramètres DBO5 DCO MES NTK Pt Charges en Kg/J E.H Tableau N 11 : Capacité nominale de la step du SMABLA. Volume journalier de temps sec : m3/j dont 550 m3 d eaux parasites permanentes soit : E.H et E.H. avec eaux parasites. Débit de pointe de temps sec : 270 m 3 /h. Volume journalier de temps de pluie : m 3 /h (débit de référence). Débit de pointe de tems de pluie 525 m 3 /h. A noter que le débit de référence de m 3 /j n est pas repris dans les pièces du marché de construction de la step : [pièce donnée de base tableau 7.2] [tableau 1 du 7.2 pièce Mémoire technique solution de base et note de calcul associée]. Par ailleurs d après les mêmes documents il est prévu que la station d épuration reçoive les matières de vidange à hauteur E.H Objectifs de traitement Paramètres Concentration Valeurs rédhibitoires en Rendement minimum maximales mg/l concentration mg/l DBO % 50 DCO % 250 MES 35 90% 85 NH Tableau N 12 : Objectifs de traitement de la step du SMABLA. 17

18 4.1.3 Principe de traitement et principales caractéristiques dimensionnelles Le principe de traitement en place est : Dégrillage des effluents (deux niveaux de dégrillage). Déssablage /Déshuilage. Décantation primaire avec adjonction de coagulant (chlorure ferrique) et de floculant. Relevage. Bio-filtration sur quatre unités fonctionnant en parallèle. Rejet après comptage. La biofiltration fonctionne sur le principe d un réacteur biologique au sein duquel les bactéries sont fixées sur un matériau immergé qui offre une rugosité et une grande surface spécifique. Cette caractéristique permet de conserver un film bactérien même après un lavage hydropneumatique énergique. Le réacteur fonctionne en flux ascendant d eau et d oxygène. L oxygénation est réalisée par diffusion d air. Des lavages périodiques permettent d éliminer les boues accumulées dans le matériau dues à la rétention des MES et à la prolifération bactérienne. Les lavages sont effectués périodiquement à l air et à l eau. Les réacteurs sont dimensionnés pour une élimination poussée du carbone et une nitrification plus ou moins poussée. Ce type de traitement est particulièrement adapté aux eaux usées urbaines comprenant un fort taux d eaux parasites : en effet la biomasse étant fixée ne peut être lessivée et les performances (y compris celle de la nitrification) sont restaurées rapidement (au plus tard après le premier lavage). Afin de permettre le développement d une flore nitrifiante un étage de décantation primaire est prévu pour abattre une partie de la matière carbonée (particulaire). Les boues sont centrifugées et traitées in situ sur une plateforme de compostage. 18

19 4.1.4 Synthèse des charges reçues en 2013 Sur la base des données d auto-surveillance transmises par le SMABLA nous avons établi sur les graphiques ci-dessous : a) Volume d effluents reçu Volume m3/j Capacité nominale temps sec m3/j Capacité nominale temps de pluie m3/j Graphique N 1 montrant l évolution des volumes en entrée de station au cours de l année 2013 m 3 /j E.H. Moyenne Max Min La charge de référence de temps sec a été dépassée 14 fois avec trois pics supérieurs à m 3 /j (charge de référence). La station a subi des charges hydrauliques importantes pouvant représenter plus de trois fois le débit moyen annuel. 19

20 4.1.5 Charge reçue en DCO DCO (Kg/j) Nominal Graphique N 2 montrant l évolution de la DCO en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min En moyenne la charge en DCO reçue a été nettement inférieure à la capacité nominale. La station a néanmoins subi des pics élevés en DCO très certainement en relation avec l occurrence de surcharges hydrauliques. 20

21 4.1.6 Charge reçue en MES MES (Kg/j) Nominal Graphique N 3 montrant l évolution des MES en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min En moyenne la charge en MES reçue a été nettement inférieure à la capacité nominale. La station a néanmoins subi des pics élevés en MES très certainement en relation avec l occurrence de surcharges hydrauliques. 21

22 4.1.7 Charge reçue en DBO DBO5 (Kg/j) Nominal Graphique N 4 montrant l évolution de la DBO5 en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min En moyenne comme en pointe la charge en DBO5 a été très nettement inférieure à la capacité nominale. 22

23 4.1.8 Charge reçue en NH NH4 (kg/j) Nominal Graphique N 5 montrant l évolution du NH4 en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min En moyenne comme en pointe la charge en NH4 a été très nettement inférieure à la capacité nominale Charge reçue en Pt Concernant le phosphore nous ne disposons que de 10 mesures sur 2013 qui indiquent Kg/j E.H. Moyenne Max Min On constate que la station disposait en 2013 d une marge de traitement conséquente sur ce paramètre. 23

24 Conclusion concernant l analyse des données d autosurveillance de La station d épuration disposait d une marge capacitaire importante en 2013 puisqu en moyenne elle a reçu E.H. en DCO et moins sur les autres paramètres. En revanche la station d épuration a subi des épisodes de saturation hydraulique importants. Ils sont associés à des montées de la DCO et des MES (voir graphique cidessous). Il s agit d une pollution particulaire liés aux évènements pluvieux qui provient du lessivage des sols et/ ou de la remise en suspension de dépôts présents dans le réseau Volume m3/j DBO5 kg/j DCO (Kg/j) MES (Kg/j) NH4 (kg/j) Linéaire (DBO5 kg/j) Linéaire (DCO(Kg/j)) Linéaire (MES (Kg/j) ) Linéaire (NH4 (kg/j)) Graphique N 6 montrant la corrélation entre les forts volumes (classés par ordre décroissant de gauche à droiteéchelle logarithmique en ordonnée) et les charges élevées en DCO et en MES (pente visible sur les courbes de tendance) caractéristiques d une pollution particulaire d origine pluviale, alors que les paramètres purement liés aux eaux usées sanitaires DBO et NH4 ne suivent pas cette tendance (courbe de tendance horizontale). En 2013 la station était à moins de ¼ de sa capacité nominale, en revanche elle a subi des surcharges hydrauliques importantes dépassant ponctuellement son débit de référence de temps de pluie, avec des pics en DCO et en MES mettant en évidence une problématique d eaux parasites sur les réseaux. 24

25 4.1.1 Synthèse des charges reçues en 2014 a) Volumes reçus Volume reçu m3/j Volume référence temps sec 3650 m3/j Volume référence temps de pluie 5140 m3/j Graphique N 7 montrant l évolution des volumes en entrée de station au cours de l année 2014 m 3 /j E.H. Moyenne Max Min En 2014 la station a reçu une charge moyenne correspondant à E.H. Comme en 2013 elle a subi des pointes hydrauliques dépassant son débit de référence. 25

26 b) Charge reçue en DCO Charge DCO reçue en EH Capacité nominale de la station EH Graphique N 8 montrant l évolution de la DCO en entrée de station au cours de l année 2014 Kg/j E.H. Moyenne Max Min En 2014 la station a reçu une charge moyenne légèrement supérieure à celle reçue en On observe un dépassement ponctuel de la capacité nominale à mettre en lien avec un épisode pluvieux exceptionnel (évènement du 22 juillet probablement). 26

27 c) Charge reçue en MES Charge MES reçue en EH Capacité nominale de la station EH Graphique N 9 montrant l évolution des MES en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min En moyenne la station d épuration n a pas été surchargée en MES. A noter un pic en janvier à corréler avec un évènement pluvieux de forte importance. 27

28 d) Charge reçue en DBO Charge DBO5 reçue en EH Capacité nominale de la station EH Graphique N 10 montrant l évolution de la DBO5 en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min Comme en 2013 la station d épuration n a pas été affectée en 2014 par des surcharges sur le paramètre DBO5. 28

29 e) Charge reçue en NH Charge NTK reçue en EH Capacité nominale de la station EH Graphique N 11 montrant l évolution du NH4 en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min Comme en 2013 la station d épuration conserve en 2014 une large marge capacitaire sur ce paramètre. 29

30 f) Charge reçue en Pt Charge Pt reçue en EH Capacité nominale de la station EH Graphique N 12 montrant l évolution du Pt en entrée de station au cours de l année Kg/j E.H. Moyenne Max Min Comme en 2013 la station d épuration n a pas été affectée en 2014 par des pics sur le paramètre Pt et conserve une marge capacitaire conséquente sur ce paramètre. 30

31 4.2 COMPARAISON DES CHARGES MOYENNES REÇUES EN 2013 ET 2014 Paramètre (E.H.) Volume DCO MES DBO5 NTK Phosphore total Nominal * Tableau N 13 Charges reçues en moyenne journalière par paramètre la capacité hydraulique tient compte de 550 m3 d eaux parasites (3.650 m3/j). A noter que pour l azote en 2013 c est le NTK (calculé) qui est reporté alors qu en 2014 il s agit uniquement de l azote ammoniacal. En effluent urbain il y a peu d azote organique (urée majoritaire) c est pourquoi nous avons pu comparer ces paramètres Nominal Volume journalier moyen Charge DCO journalière moyenne Charge MES journalière moyenne Charge DBO5 journalière moyenne Charge NTK journalière moyenne Charge Phophore total journalière moyenne Graphique N 13 des charges reçues en moyenne journalière par paramètre (E.H.) Les charges ont progressées en 2014 témoignant de l augmentation des raccordements des abonnés La station d épuration dispose d une bonne réserve capacitaire sauf sur le paramètre hydraulique pour lequel le taux de charge est anormalement élevé témoignant de problématiques d eaux parasites sur le réseau (eaux pluviales et eaux parasites permanentes). 31

32 4.3 CONCLUSION QUANT A LA RESERVE CAPACITAIRE DISPONIBLE Les tableaux ci-dessous présentent les bilans des charges moyennes en situation actuelle et future calculées au chapitre 2 et en considérant une surcharge hydraulique liée aux eaux parasites équivalente à celle observée en moyenne en Bilan avec les charges actuelles a) Hors pointes observées sur la step du SMABLA Volumes (E.H.) DCO (E.H.) DBO5 (E.H.) MES (E.H.) Nt (E.H.) Pt (E.H.) EDV St Jean EU Smabla Total Nominal Marge Tableau N 14 projection des charges actuelles en E.H Marge EU Smabla St Jean EDV 0 Volumes E.H. DCO E.H. DBO5 E.H. MES E.H. Nt E.H. Pt E.H. Graphique N 14 reportant les charges moyennes journalières des différentes origines. En moyenne en situation actuelle, la capacité de la station est suffisante pour recevoir les effluents d EDV. Hors pointes générées chez l industriel. 32

33 b) En situation actuelle y compris pointes observées sur la step du SMABLA Volumes (E.H.) DCO (E.H.) DBO5 (E.H.) MES (E.H.) Nt (E.H.) Pt (E.H.) Pt E.H. EDV St jean EU Smabla Total Nominal Marge Tableau N 15 projection des charges actuelles en E.H. avec prise en compte des pointes hydrauliques du SMABLA Volumes E.H. DCO E.H. DBO5 E.H. MES E.H. Nt E.H. Pt E.H. Marge EU Smabla St jean EDV Graphique N 15 reportant les charges moyennes journalières de différente origine. Les flux du SMABLA sont les pointes maximales observées en En pointe de temps de pluie la station est en surcharge en hydraulique (le débit de référence temps de pluie est dépassé) ainsi qu en DCO et en MES. 33

34 c) En situation future en considérant les moyennes journalières. Volumes (E.H.) DCO (E.H.) DBO5 (E.H.) MES (E.H.) Nt (E.H.) Pt (E.H.) Pt E.H. EDV St jean EU Smabla + MV Total Nominal Marge Tableau N 16 projection des charges actuelles en E.H. en situation future et en considérant E.H. de matières de vidange Marge EU Smabla + MV St jean EDV 0 Volumes E.H. DCO E.H. DBO5 E.H. MES E.H. Nt E.H. Pt E.H. Graphique N 16 reportant les charges moyennes journalières de différentes origine en situation future (+3390 E.H E.H. de Matières de Vidange pour le SMABLA, et 1150 kg/j DCO produites par EDV). En situation future c'est-à-dire en considérant les charges produites par l Etoile du Vercors à hauteur de Kg de DCO/j et en considérant E.H. supplémentaires la capacité nominale est pratiquement atteinte (elle reste toujours très nettement dépassée en cas de pointe hydraulique comme indiqué en b). 34

35 d) Conclusion Sous réserve de l étude de traitabilité ci-après et si l on considère les charges projetées en moyenne journalière : La station d épuration du SMABLA semble disposer de la capacité suffisante pour absorber les charges d EDV en situation actuelle. En conditions de charges futures la totalité de la capacité épuratoire est mobilisée par les effluents d EDV : - La capacité nominale est donc pratiquement atteinte il n y a pas de marge de sécurité. - Il n y a plus aucune marge pour absorber les pointes d EDV à Kg DCO/j. - Les raccordements domestiques sont strictement limités à E.H. De plus le raccordement s accompagne de l obligation de gérer les eaux parasites sur le réseau de collecte par un ensemble de mesures adaptées (SMABLA) et de l obligation d écrêter les charges polluantes (EDV). Enfin il existe un risque de non-conformités selon les termes de l arrêté du 02 février 1998 (charge DCO industrielle dépassant 50% charge DCO reçue par la step et % DCO de l ensemble des industriels étant supérieur à 70 % de la DCO reçue par la step.) En situation actuelle la marge capacitaire est suffisante au regard des charges moyennes à traiter. En revanche en condition de charges futures la capacité nominale est quasiment atteinte. 35

36 5 PARTIE III : EXAMEN DE LA TRAITABILITE DES EFFLUENTS DE L ETOILE DU VERCORS SUR LA STEP DU SMABLA A l origine la station d épuration n a pas été conçue pour traiter une part importante d effluents industriels, car selon le paragraphe 1.1 du mémoire technique solution de base du constructeur qui reprend les termes de la pièce «donnée de base» du programme élaboré par le maitre d œuvre pour la consultation : «La station d épuration est prévue alimentée par des effluents de type «eaux résiduaires urbaines». La part des effluents liés à l activité touristique du secteur représente environ 10 à 15 % de la capacité de la station d épuration. De plus, des effluents de laiterie seront raccordés à la station d épuration. La part de la pollution apportée par cet établissement serait de l ordre de 100 à 150 Equivalentshabitants.». Nous examinerons dans les paragraphes suivants la traitabilité des effluents d EDV en grande quantité sur la station d épuration du SMABLA. 5.1 CARACTERISTIQUES DES EFFLUENTS DE LA FROMAGERIE EDV Comme indiqué au 2.1 l effluent est caractérisé par : Une bonne biodégradabilité en moyenne. Un effluent équilibré en azote. Un excès en phosphore. Des concentrations élevées en DBO5 et en DCO. Nous avons pris en compte le phénomène de dilution de l effluent brut avec les eaux usées dans les différentes situations de charges (en situation actuelle, en situation future compte tenu des charges annoncées par le SMABLA et EDV, en situation future avec une pointe en effluents industriels) afin d examiner dans quelles mesures ces caractéristiques se rapprochaient ou non d un effluent domestique standard: EDV Ratio EU standard EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe DCO/DBO5 en 2.50 moyenne % N en moyenne/dbo % P en moyenne /DBO NK/DCO Pt/DCO MES/DCO DBO5/NK DBO5/pt Tableau N 17 évolution des caractéristiques de d effluent au cours de sa dilution avec les effluents domestiques. 36

37 Les résultats de ce tableau sont retranscrits sur les graphiques ci après : DCO/DBO5 en moyenne DCO/DBO5 en moyenne (EDV) EU stricte EDV EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe Graphique N 17 évolution de la biodégradabilité en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. L effluent brut dispose d une excellente biodégradabilité qui reste également bonne après dilution, ceci est favorable. %N/DBO5 en moyenne % N /DBO5 en moyenne (EDV) EU stricte EDV EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe Graphique N 18 évolution de la proportion d azote/ DBO5 en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. L effluent industriel n est pas carencé en azote et se rapproche d un effluent domestique typique dans sa proportion minimale d azote par rapport à la DBO5. L apport azoté des effluents du SMABLA augmente cette proportion minimale en azote d un coefficient 3 ce qui est favorable. 37

38 DBO5/NK en moyenne DBO5/NK (EDV) EU strictes 5 0 EDV EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe Graphique N 19 évolution de la proportion d azote par rapport à la fraction biodégradable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. Le rapport entre la fraction biodégradable totale et l azote très élevé dans l effluent industriel a tendance à se normaliser par la dilution. %P/DBO5 en moyenne % P /DBO5 en moyenne (EDV) EU 1 0 EDV EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe Graphique N 20 évolution de la proportion de phosphore par rapport à la fraction biodégradable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. L effluent industriel est riche en phosphore. Cette forte proportion en phosphore est peu impactée par le phénomène de dilution. L effluent mixte reste donc très riche en azote. 38

39 MES/DCO en moyenne MES/DCO (EDV) EU strictes EDV EDV/Mixte actuel EDV/Mixte futur EDV/Mixte futur pointe Graphique N 21 évolution de la proportion de MES par rapport à la fraction oxydable en fonction de la mixité des effluents d EDV avec les effluents su SMABLA. Le rapport montre une DCO majoritairement soluble sur l effluent industriel. Comme pour les paramètres azotés et phosphorés le rapport très en faveur la DCO sur l effluent industriel a tendance à être tamponné par les effluents urbains. 5.2 CONCLUSION QUANT AUX CARACTERISTIQUES ET A LA TRAITABILITE DES EFFLUENTS MIXTES L effluent mixte conserve une bonne biodégradabilité, légèrement meilleure que celle d un effluent classique (impact de l effluent industriel). Il est équilibré en azote voir légèrement plus riche qu un effluent classique. Il est riche en phosphore (fort impact de l effluent industriel). En conclusion les caractéristiques de l effluent mixte dans les proportions indiquées au 1 sont proches d un effluent domestique à l exception du paramètre phosphore qui est beaucoup plus important. A noter également la forte teneur en calcium supposée mais non mesurée. Par ailleurs les concentrations de l effluent brut sont bien plus élevées que celle d un effluent domestique. Nous nous examinerons dans les paragraphes relatifs à la vérification du dimensionnement de la station du SMABLA vis-à-vis des charges annoncées, l impact de la dilution par les eaux parasites permanentes sur les concentrations. 39

40 5.3 GENERALITES SUR LE TRAITEMENT DES EAUX ISSUS DE LA TRANSFORMATION DES PRODUITS LAITIERS [Référentiel des Meilleures Techniques Disponibles_Ineris 2006] Les traitements primaires Les traitements primaires couramment utilisés sont : Le dégrillage. L égalisation des flux et des charges. La flottation à air dissous (dégraissage). La neutralisation à la soude (traitement de l acidité) Traitement secondaires Les traitements anaérobies complétés ou non par un traitement aérobie par boues activées sont très courants en Europe pour les eaux usées issues du traitement de produits laitiers et pour des concentrations en DCO > mg/l. Pour les eaux usées moins concentrées, on peut avoir recours directement à des procédés aérobies. Les procédés aérobies peuvent être des boues activées traditionnelles complétées ou non d un traitement tertiaire. La bio-filtration sur lit fluidisé correctement dimensionné est également utilisée notamment dans le traitement des effluents de laiterie en Angleterre ainsi qu au Pays de Galle. L utilisation du bio-filtre à lit fluidisé pour les traitements des effluents laitiers en France est moins répandu voire inexistant. 5.4 EXAMEN DES CONCENTRATIONS DANS L EFFLUENT BRUT AINSI QUE DANS L EFFLUENT MIXTE. Les concentrations des différents paramètres sont très impactantes pour les procédés de type biofiltration. On admet généralement qu en entrée de bio-filtration et après décantation primaire les concentrations maximales sont : Concentrations maximales (mg/l) MES DBO NK DCO Tableau N 18 : Concentrations généralement admises en entrée de bio-filtration [mémento technique de l eau Degrémont]. 40

41 Nous avons procédé à l examen des concentrations dans différentes configurations : Effluent brut. Effluent mixte en situation actuelle. Effluent mixte selon les charges futures (SMABLA et EDV). Effluent mixte selon les charges futures avec prise compte de la pointe EDV (1.380 Kg de DCO). Compte tenu des résultats d auto-surveillance en entrée de la station d épuration du SMABLA, il apparait que l effluent est très dilué, entrainant un ratio apparent de l ordre de 300 L d eau par EH en moyenne hors considération des eaux parasites pluviales (1.490 m 3 ), ni des eaux parasites permanentes (550 m 3 ) au lieu de 150 à 200 L habituellement. Nous avons examiné les concentrations à attendre en pollution (DCO et DBO5) en prenant le ratio moyen observé de 300 L puis le ratio standard de 150 L, ce dernier pouvant correspondre à des périodes de nappe basse et de temps sec (pendant quelques semaines de l année). Nous avons également considéré les proportions des eaux parasites dans la limite de celles autorisées par l arrêté inter-préfectoral N et qui indiquent : 550 m3/j d eaux claires parasites permanentes. Volume journalier de temps sec : m 3 /j. Volume journalier de temps de pluie : m 3 /j soit : - Quantités d eaux parasites pluviales : m 3 /j. Le calcul des concentrations est effectué: En entrée de décantation primaire, En entrée de bio-filtration (en reconsidérant les rendements attendus compte tenu de la présence d effluents industriels). 41

42 5.4.1 Concentrations calculées en entrée de décantation primaire Pour un ratio de 150L/E.H [DBO5] mixte (actuel) [DBO5] mixte (futur) [DBO5] mixte (futur pointe EDV ) 0 Volume tps sec Temps sec nappe haute Temps de pluie Temps de pluie nappe haute [DBO5] maximum d'un effluent domestique type Graphique N 22 montrant l évolution des concentrations en DBO5 en entrée de décantation primaire. Ratio de 150 L/EH [DCO] mixte (actuel) [DCO] mixte (futur) [DCO] mixte (futur pointe EDV) 0 Volume tps sec Temps sec nappe haute Temps de pluie Temps de pluie nappe haute [DCO] maximum d'un effluent domestique type Graphique N 23 montrant l évolution des concentrations en DCO En entrée de décantation primaire Ratio de 150 L/EH 42