Service des eaux, sols et assainissement. Bilans 2011 de l'épuration vaudoise

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1 Service des eaux, sols et assainissement Bilans 2011 de l'épuration vaudoise Présentés à Grandson et Palézieux en mai 2012

2 ETAT E VAU épartement de la Sécurité et de l'environnement (SE) Service des eaux, sols et assainissement (SESA) ivision Laboratoire Ch. des Boveresses 155 CH 1066 Epalinges Tél. : Fax : info.labosesa@vd.ch philippe.vioget@vd.ch claude-alain.jaquerod@vd.ch ivision Sols et déchets Rue du Valentin 10 CH 1014 Lausanne Tél. : Fax : etienne.ruegg@vd.ch ivision Assainissement Rue du Valentin 10 CH 1014 Lausanne Tél. : Fax : emmanuel.poget@vd.ch

3 PREFACE Les modifications de la loi fédérale sur la protection des eaux sont en consultation. Le législateur y règle le financement du traitement des micropolluants dans les stations d'épuration par la création d'un fond affecté, alimenté par une taxe de 6 à 9 francs par habitant et par année. Cet argent va aider à financer la mise en place, étalée sur vingt ans dès l'entrée en vigueur de la loi, des traitements avancés. Six années auront été nécessaires entre les premières réflexions relatives à cette problématique (découlant notamment de l'étude sur le déclin des populations piscicoles en Suisse- Fischnetz) et la mise en consultation de la loi. Tout sera allé somme toute assez rapidement. Le très large consensus établi en Suisse quant à la nécessité de s'attaquer à ce problème l'explique. La toxicité avérée en très faibles concentrations de certains produits, le principe de précaution pour les autres et leurs mélanges, sont autant de justes motifs qui fondent cet agrément, avec le fait que les procédés de traitement possibles sont validés et leurs coûts proportionnés. Le Plan Cantonal Micropolluants identifie, sur la base d'un certain nombre d'indicateurs objectifs, les stations qui à terme doivent mettre en place ces traitements. e 15 à 20 installations sont concernées. Cette thématique des micropolluants épouse opportunément la fin de vie de "grandes" stations de "première génération" (Lausanne, Yverdon, Montreux, Vevey, etc.). Il y a là une chance à saisir pour profiter de rationaliser aussi le parc de l'assainissement vaudois, en le remettant au niveau de la technique avec un haut degré d'abattement de la pollution. Un milliard est à affecter à ce vaste chantier ces 20 prochaines années dans le canton. Il représente un énorme travail qui d'une part consolidera durablement la qualité des milieux aquatiques, d'autre part enrichira les connaissances et les savoir-faire. Conscient des enjeux, le Conseil d'etat s'est engagé dans la lutte contre les micropolluants. Le gouvernement est décidé, dans un effort conjoint avec les communes, à proposer en temps opportun un projet de modification de la loi vaudoise sur la protection des eaux pour ancrer sa volonté de combattre cette problématique. Service des eaux, sols et assainissement J-F. Jaton Chef de Service

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5 TABLE ES MATIERES RESUME 1 TRAITEMENT ES EAUX 2 Les stations d épuration vaudoises 2 Contrôles réalisés 4 ébits et volumes 4 Résultats des analyses, concentrations et rendements 7 Energie 9 Impact sur les milieux récepteurs 9 Conclusions 10 COMPOSITION ES BOUES 11 Programme de contrôle 11 Résultats 11 Perspectives pour PROUCTION ET ELIMINATION ES BOUES 15 Production 15 Elimination 15 Autres déchets 18 Conclusions 20 PLAN CANTONAL MICROPOLLUANTS INFORMATION SUR LA 1 ERE PHASE ETUE 21 Introduction 21 Buts 21 Situation actuelle 21 Vision de l épuration vaudoise 22 Méthode et hypothèses 23 Résultats et perspectives 23 Coûts 26 Planning 26

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7 RESUME Le canton de Vaud compte 170 stations d épuration à fin 2011, avec une forte part de petites installations. Leur nombre est en diminution depuis quelques années, une tendance au regroupement sur des installations régionales de plus grande capacité se dessinant. Si les débits d eaux à traiter tendent à diminuer, les charges par contre sont en augmentation, à l image de la population. Cette augmentation de charge a été globalement bien absorbée par les stations d épuration, grâce à de bonnes performances sur l abattement du carbone et du phosphore. Plusieurs grandes installations sont toutefois en limite de capacité. Un peu plus de la moitié des stations d épuration est conçue pour le traitement de l azote (nitrification), principalement des installations de petite ou moyenne taille rejetant leurs eaux dans des cours d eau. Globalement, les performances de ces installations sur l azote laissent à désirer, en raison soit de problèmes d exploitation, soit de capacité devenue insuffisante en regard de l augmentation des charges à traiter. Ces déficits de traitement ont des conséquences néfastes sur les cours d eau, dont les débits ont été de surcroît particulièrement faibles en Les filières de déshydratation et d incinération des boues d'épuration produites sont désormais en place et la totalité des boues a été éliminée conformément aux exigences légales actuelles et à la planification cantonale. Les autres déchets de l épuration (dégrillage, sables, graisses) représentent des quantités moindres. L opportunité d une organisation cantonale pour certains d entre eux doit encore être évaluée. Les défis à relever pour l avenir de l épuration vaudoise sont de renouveler un parc principalement ancien, de faire face aux augmentations de charge et d'améliorer le niveau de traitement, en particulier pour éliminer les micropolluants. Une étude intitulée «Plan Cantonal Micropolluants» a été menée par le SESA, afin de dresser une vision rationnelle et efficace de l épuration pour les 20 à 25 prochaines années. ifférentes options de régionalisation ont en particulier été étudiées en vue d optimiser les coûts d exploitation, plus élevés pour les petites collectivités. es aménagements importants seront nécessaires dans le canton pour répondre aux futures exigences de la législation fédérale en matière de lutte contre les micropolluants. Ces mesures visent notamment à protéger les lacs, comme ressources en eau potable, et les cours d eau recevant d importants volumes d eaux usées traitées (Broye, Talent, Venoge, etc.). Selon les scénarios de régionalisation, entre 14 et 18 STEP vaudoises devront être équipées d un traitement avancé des micropolluants. En outre, le traitement biologique devra être poussé jusqu au stade de la nitrification pour l ensemble des STEP du canton. Le coût global de ces adaptations est évalué entre 0.6 et 1 milliard de francs, à planifier sur les 20 à 25 prochaines années.

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9 Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page TRAITEMENT ES EAUX Les stations d épuration vaudoises Le canton comptait 170 stations d épuration centrales à fin L annexe E1 présente leurs caractéristiques principales (année de construction et transformation, bassin versant, procédé d épuration, capacité et habitants ou équivalents-habitants raccordés). La répartition de ces stations selon leur capacité est la suivante : 109 STEP classées entre 85 et 2'000 équivalents-habitants 39 STEP classées entre 2'000 et 10'000 équivalents-habitants 17 STEP classées entre 10'000 et 50'000 équivalents-habitants 4 STEP classées entre 50'000 et 100'000 équivalents-habitants 1 STEP de plus de 100'000 équivalents-habitants La carte ci-dessous présente leur localisation, ainsi que le type de traitement en place. Les installations les plus anciennes sont conçues pour le traitement du carbone. Les plus récentes traitent aussi l azote (nitrification). Le phosphore est traité dans toutes les installations, à l exception de quelques très petites STEP. Stations d épuration vaudoises selon leurs capacités et niveaux de traitement Traitement du carbone Nitrification (= transformation de l ammonium en nitrate)

10 Les procédés d épuration suivants sont mis en œuvre : Boues activées (ou combiné) : Lits bactériens : isques biologiques : Lits fluidisés : 128 installations 26 installations 3 installations 5 installations Biofiltres : Physico-chimique : Lagunage : 5 installations 2 installations 1 installation Ces stations d épuration desservent plus de 98% de la population vaudoise. Le solde est épuré par des installations individuelles, ou via des fosses à purin pour une partie des bâtiments agricoles. Les principaux changements suivants ont eu lieu en 2011 : Mise hors service de la STEP de Rances (AIVM), raccordement à la STEP d Orbe. Mise hors service de la STEP de aillens, raccordement à la STEP de Penthaz. Mise hors service de la STEP de Rennaz (Epubar), raccordement à la STEP de Roche. Transformation de la STEP de Lully-Lussy, avec nitrification et augmentation de la capacité (système hybride boue activée / lit fluidisé). Le maintien de cette STEP se justifie par le soutien à l'étiage que constitue son rejet dans le Boiron. Plusieurs autres STEP ont fait l objet de travaux plus ou moins conséquents, mais qui sont à considérer comme des opérations d entretien sans modification significative de la capacité ou du niveau de traitement. On constate que la réduction de nombre de STEP se poursuit dans le canton, le nombre d installations ayant passé de 180 à 170 dans les 5 dernières années. L essentiel du parc, et notamment les grandes installations, n a toutefois pas subi d évolution durant cette période. STEP de Lully-Lussy (2000 EH) : bassin avec un compartiment à boue activée pour l élimination de la pollution carbonée, suivi d un compartiment à lit fluidisé pour la nitrification. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 3 -

11 Contrôles réalisés Les contrôles sont réalisés en premier lieu par les exploitants, dans leur tâche quotidienne d autocontrôle. ans les petites installations, ces contrôles portent essentiellement sur la mesure de débit, le dosage du précipitant, la décantation et la concentration des boues, la transparence, le marquage éventuel du récepteur, etc. ans les plus grandes installations, disposant de personnel permanent, des échantillons sont prélevés avant et après les différentes étapes de traitement, et font l objet d analyses physico-chimiques dans les laboratoires des STEP. Ces résultats d analyse d autocontrôles, plus ou moins nombreux selon la capacité des installations, sont repris dans notre bilan, afin d améliorer la représentativité du contrôle de fonctionnement des installations. Toutes les données utiles à l élaboration du bilan de l épuration sont mises à jour et transmises annuellement au SESA. Les contrôles analytiques officiels du SESA ont été effectués à un rythme mensuel, selon un programme prédéfini. Ils ont porté sur des échantillons prélevés par les exploitants sur 24 heures, en sortie de STEP, et en entrée pour les grandes installations et celles qui reçoivent une proportion significative d apports industriels ou qui ont une vocation touristique saisonnière échantillons ont ainsi été prélevés et analyses effectuées. Un certain nombre de contrôles hors programme et non annoncés ont en outre été réalisés, par prélèvement d échantillons instantanés en sortie des installations. Ces échantillons ont un but purement informatif et ne sont pas pris en compte dans l élaboration du bilan. La quasi totalité des STEP est aujourd hui équipée d'un débitmètre d entrée avec enregistrement en continu des valeurs mesurées. Les plus grandes installations mesurent en général également le débit en sortie de STEP, ou en sortie de décanteur primaire, voire en aval des déversoirs. Ces mesures permettent notamment de quantifier les volumes déversés. ébits et volumes Un volume journalier moyen de m 3 a été acheminé à l ensemble des STEP vaudoises, dont 237'719 m 3 /j ont été traités en biologie, 13'565 m 3 /j déversés après décantation primaire (P), et m 3 /j déversés en entrée de STEP (cf. annexe E2). 5.4% 0.7% 94.0% Traité éversé P éversé entrée Répartition des volumes traités et déversés sur l ensemble des STEP vaudoises Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 4 -

12 A noter que les volumes déversés, en particulier à l entrée, ne sont souvent pas mesurés, notamment dans les petites et moyennes installations. Les déversements se produisant dans les réseaux par les déversoirs d orage restent en général inconnus. Les volumes déversés sont donc sous-estimés dans ce bilan. Les graphiques ci-après présentent l évolution des débits en fonction de la population raccordée et de la pluviométrie. Il est constaté que les débits ont tendance à diminuer depuis plusieurs années, alors que la population augmente sensiblement. L année 2011 se caractérise toutefois par une pluviométrie particulièrement faible dans le canton, représentant globalement environ 70% de la moyenne des 15 dernières années. Le ruissellement a été moindre, comme en témoignent les débits moyens annuels des cours d eau qui ont été les plus bas des 15 dernières années. L annexe E3 présente les données de débits mesurés par STEP, les débits spécifiques par équivalent-habitant raccordé, et, à titre indicatif, le débit d étiage et le rapport de dilution du milieu récepteur. Le débit moyen en temps sec, rapporté aux équivalents-habitants raccordés, est un assez bon indicateur de la qualité des réseaux, qu ils soient séparatifs ou unitaires. En effet, il fait abstraction du temps de pluie, et devrait par conséquent être constitué principalement d eaux usées, et donc se rapprocher de la valeur de production moyenne d eau usée des ménages de 162 l/hab.j. Un débit significativement supérieur met en évidence la présence d eaux claires parasites permanentes ou saisonnières. En moyenne cantonale, le débit spécifique en temps sec s élève à 251 litres par équivalenthabitant et par jour (284 litres par habitant), le débit moyen annuel à 302 litres par équivalent-habitant et par jour (342 litres par habitant). Il est possible d'en conclure que même lors d une année particulièrement sèche, les réseaux acheminent vers les stations d épuration globalement près de 35% d eaux claires parasites permanentes ou saisonnières qui surchargent inutilement les chaînes de traitement. A cela s ajoutent des eaux pluviales qui péjorent la qualité globale de l assainissement, du fait des déversements d eaux non ou partiellement traitées, voire des perturbations hydrauliques dans les ouvrages des stations d épuration. L annexe E3 montre des disparités importantes entre les différents réseaux, certains véhiculant des quantités très importantes d eaux non polluées. Même si une tendance globale à la diminution est constatée, des efforts importants restent encore localement à consentir pour réduire ces eaux claires et améliorer les réseaux d évacuation des eaux. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 5 -

13 500' ' ' m3/j hab 200' ' ébit entrée STEP V Habitants raccordés Evolution des débits en entrée de STEP et de la population raccordée. 600' ' ' m3/j 300' mm 200' ' ébit traité ébit déversé Pluviomètrie 0 Evolution des débits traités et déversés, en relation avec la pluviométrie moyenne. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 6 -

14 Résultats des analyses, concentrations et rendements Les résultats sont présentés dans les annexes E2 (synthèse cantonale), E4 et E5 (détail par STEP, par bassin versant et par procédé d épuration). Les valeurs, présentées sous forme de moyennes annuelles, prennent en compte d une part les contrôles mensuels du SESA, d autre part les autocontrôles des exploitants. Matières en suspension La concentration moyenne en matières en suspension (ou substances non dissoutes totales) dans les eaux traitées s élève à 16 mg/l. Cette valeur est légèrement supérieure à la moyenne des années précédentes. Les concentrations peuvent varier fortement d une STEP à l autre, selon le procédé d épuration, la charge de l installation et les problèmes d exploitation. Plusieurs installations ont des problèmes récurrents de pertes de matières en suspension. Pour rappel, les normes fédérales de rejet sont fixées à 20 mg/l pour les installations de moins de 10'000 EH, 15 mg/l pour les plus grandes. Certaines STEP font l objet de normes plus sévères, en fonction de la sensibilité du milieu récepteur. Matière organique Exprimée en terme de emande Biochimique en Oxygène sur cinq jours (BO 5 ), la concentration moyenne en sortie de STEP vaut 15 mg O 2 /l. Le rendement d épuration sur les eaux traitées s élève à 91.9%. Si l on prend en compte les eaux déversées (avec ou sans décantation), lorsqu elles sont quantifiées, la concentration de sortie est de 18 mg O 2 /l et le rendement global est de 90.0%. Les normes fédérales de rejet sont fixées à 20 mg/l pour les installations de moins de 10'000 EH, 15 mg/l pour les plus grandes, avec un rendement minimum de 90%. Ces exigences sont en moyenne juste respectées. La charge mesurée en entrée des STEP a représenté au total tonnes de BO 5 en 2011, dont 15'550 tonnes ont été retenues et 1'726 tonnes rejetées dans le milieu aquatique. Le graphique ci-dessous présente la répartition des flux de BO % 2.0% 0.4% 90.0% retenu sortie traité déversé P déversé entrée Charges en BO5 retenues et rejetées. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 7 -

15 En terme de emande Chimique en Oxygène (CO), les STEP ont abattu 32'702 tonnes sur les 37'713 tonnes reçues en entrée, ce qui représente un rendement global de 86.7%. Les graphiques ci-dessous présentent l évolution des charges organiques reçues et rejetées au cours des 6 dernières années. Une augmentation des charges d entrée est consatée en Le rendement d épuration reste globalement stable. BO5 CO t/an 20'000 18'000 16'000 14'000 12'000 10'000 8'000 6'000 4'000 2' Charge entrée Charge rejetée t/an 40'000 35'000 30'000 25'000 20'000 15'000 10'000 5' Charge entrée Charge rejetée Evolution des charges organiques reçues et rejetées. Phosphore La charge annuelle calculée en entrée des STEP est de 607 tonnes de phosphore total, dont 539 tonnes ont été retenues et 68 tonnes rejetées. La concentration moyenne des eaux traitées est de 0.57 mg P/l et le rendement épuratoire vaut 91.2%. En prenant en compte les eaux déversées à l entrée de la STEP ou après le décanteur primaire, la concentration moyenne des eaux rejetées s élève à 0.72 mg P/l et le rendement global est de 88.8% % 2.5% 0.4% % retenu sortie traité déversé P déversé entrée t/an Charge entrée Charge rejetée Charges en phosphore retenues et rejetées. Les charges d entrée sont en augmentation par rapport aux années précédentes. Les charges rejetées n ont par contre pas augmenté, grâce à une amélioration des performances d épuration. Azote 96 STEP sont équipées pour traiter l azote (nitrification), représentant environ 15% de la population raccordée. Il s agit principalement des installations construites ou réhabilitées à Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 8 -

16 partir de la fin des années 80 et rejetant dans un cours d eau. La concentration moyenne en ammonium dans les eaux rejetées par les STEP conçues pour nitrifier l azote est de 5.2 mg N-NH 4 /l, soit supérieure aux normes de rejet, fixées en général à 2 ou à 3 mg N-NH 4 /l. Les performances des installations effectuant la nitrification sont en baisse depuis 5 ans, en raison soit de problèmes d exploitation, soit de capacité devenue insuffisante en regard de l augmentation des charges à traiter. Micropolluants es analyses de micropolluants susceptibles de se trouver dans les eaux usées domestiques (médicaments divers et leurs métabolites, biocides, produits anticorrosifs, etc.) ont été effectuées durant l année 2011 sur des eaux en entrée et en sortie de STEP. L objectif était pour le laboratoire du SESA de développer et tester les méthodes d analyses, aujourd hui effectives pour 59 substances. Les analyses ont montré que bon nombre de ces substances sont détectées dans les eaux usées, que certaines d entre elles sont plus ou moins abattues par les traitements actuels, alors que d autres traversent la chaîne de traitement sans aucune dégradation ni piégeage dans les boues. Le nombre d analyse ne permet pas pour l instant de tirer des conclusions plus précises. ès l année 2012, un programme d analyse systématique sur 28 STEP et 13 cours d eau (20 points de prélèvement) a été mis en place, avec une fréquence de 4 analyses par an. Ces analyses permettront d améliorer la connaissance des flux de micropolluants et des impacts des rejets de STEP sur les milieux. Energie La consommation totale d énergie électrique des stations d épuration vaudoises s est élevée à environ 37'000'000 kwh en 2011, soit 44 kwh par équivalent-habitant, ou 0.40 kwh/m 3 d eau traitée et 2.1 kwh/kg de BO 5 entrante. La production d électricité liée à la digestion des boues et au turbinage des eaux usées a représenté environ 5' KWh. Un potentiel important d économie et de valorisation d énergie existe dans le domaine de l épuration, et devra être exploité dans le cadre des transformations futures des stations d épuration, en particulier lorsque les mesures de traitement des micropolluants seront mises en place. Impact sur les milieux récepteurs Indépendamment de son fonctionnement, l impact d une station d épuration sur un cours d eau est lié à la dilution des eaux traitées dans le débit du cours d eau, en particulier pendant la période défavorable d étiage. L annexe E3 présente les débits d étiage (Q 347 = débit atteint ou dépassé pendant 347 jours par année, soit 95% du temps) des cours d eau, estimés au droit des rejets des stations d épuration. Le rapport entre ce débit et le débit moyen rejeté par la STEP en temps sec exprime le rapport de dilution durant la période la plus défavorable de l année. Près de 40% des stations d épuration vaudoises rejettent leurs eaux dans des conditions de dilution défavorables, avec des rapports de dilution inférieurs à 10. ans plusieurs cas, les conditions sont même très défavorables, l eau rejetée par la STEP pouvant constituer la plus grande partie du débit du cours d eau en période sèche. L année 2011 s est caractérisée par des débits très inférieurs à la moyenne dans les cours d eau du canton. ans ces conditions, l impact des rejets de STEP a été parfois particulièrement marqué. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page - 9 -

17 Une appréciation de l état des cours d eau au droit des rejets de STEP selon la méthode «aspect général» du système modulaire gradué 1 a été conduite durant l été Cette méthode, basée sur des observations et tests simples (boues, turbidité, coloration, mousse, odeur, sulfure de fer, colmatage, déchets, organismes hétérotrophes et végétation) permet une appréciation sommaire en 3 classes (de type «aucune peu/moyen beaucoup»). Cette étude a montré que 52 des 95 rejets de STEP évalués présentaient un impact sur le cours d eau, se traduisant par une dégradation de la note entre l amont et l aval du rejet. Ce type d évaluation sera répété dans les années à venir afin d'en suivre l évolution. Les stations d épuration qui rejettent dans un lac peuvent aussi, malgré les conditions de dilution a priori plus favorables, entraîner des impacts localement importants (dépôts de sédiments pollués, pollution des zones de baignade par des matières fécales, risques de pollution à proximité des stations de pompage des eaux destinées à la consommation, etc.). Ces risques sont pris en compte au cas par cas lors de la définition de normes de rejet adaptées au milieu récepteur, qui peuvent être plus sévères que les normes de l Ordonnance fédérale sur la protection des eaux. Ces conditions de rejet sont en général revues à l occasion des renouvellements ou agrandissements des installations. Conclusions Le fonctionnement des STEP vaudoises en 2011 se caractérise par : une confirmation de la diminution des débits observée depuis quelques années, à nuancer toutefois par une pluviométrie et un ruissellement particulièrement faibles ; une augmentation des charges en matière organique et phosphore par rapport aux années précédentes, globalement bien maîtrisée par des performances d épuration en légère hausse ; des performances globalement insuffisantes et en baisse pour les STEP traitant l azote. Les objectifs environnementaux suivants sont définis pour les années à venir : poursuite de la réduction des eaux non polluées dans les réseaux d évacuation des eaux, en particulier dans certaines communes où ces eaux parasites sont encore très importantes ; amélioration des performances de traitement des macropolluants (matière organique, phosphore, azote), respect des normes à fixer en fonction de la sensibilité des milieux récepteurs ; mise en place de mesures coordonnées et rationnelles pour traiter les micropolluants : amélioration des traitements biologiques et mises en place de traitements avancés (un chapitre est consacré à ces mesures dans le présent rapport) ; amélioration et professionnalisation de l exploitation des stations d épuration, pour réduire notamment les incidents et déficits néfastes pour le milieu récepteur, en particulier en période d étiage des cours d eau. 1 Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

18 Programme de contrôle COMPOSITION ES BOUES L analyse des boues d épuration est imposée par l article 20 de l ordonnance fédérale sur la protection des eaux. Les buts principaux sont de suivre la qualité des eaux rejetées dans le réseau d assainissement et de vérifier l efficacité du prétraitement des effluents industriels. Le programme d analyse a donc été revu en fonction de cet objectif et défini comme suit dès 2009 : - Installations dont la population raccordée dépasse 10'000 équivalents-habitants (EH) (14 STEP) : 2 échantillons par an. - Installations dont la population raccordée se situe entre 2'000 et 10'000 EH (35 STEP) : 1 échantillon par an. - Installations dont la population raccordée est inférieure à 2'000 EH mais qui comptent une part importante d industries dans leur bassin-versant ou dont les boues ont présenté une teneur excessive en éléments polluants au cours des 2 dernières années : 1 échantillon par an (11 STEP). - Autres installations (115) : 1 échantillon par tournus sur 4 ans (soit 29 STEP pour 2011). Comme en 2010, le programme comprenait la prise et l analyse de 103 échantillons. Il a été très bien suivi, avec au total 113 échantillons analysés (2010 : 110). Seule une STEP a effectué une analyse de moins que prévu. 9 autres sont allées au-delà du quota demandé. Résultats Les résultats d analyse de chaque STEP concernée figurent à l'annexe B1. Les valeurs moyennes sont présentées ci-dessous : Unité BLAS BL B Matière sèche % Matière organique % de MS Azote total Ntot % de MS Azote ammoniacal N-NH 4 % de MS Phosphate P 2 O 5 % de MS 7.8 Potasse K 2 O % de MS 0.3 Calcium Ca % de MS 3.2 Magnésium Mg % de MS 0.3 Boues liquides aérobies stockées (BLAS) : Boues provenant de bassins d'aération prolongée et soumises à un stockage en silo (39 échantillons). Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

19 Boues liquides digérées (BL) : Boues déshydratées (B) : Boues stabilisées par voie anaérobie dans des digesteurs ou des décanteurs-digesteurs combinés (27 échantillons). Boues soumises à une déshydratation mécanique (38 échantillons). Matière sèche La teneur moyenne en matière sèche des boues liquides semble se maintenir autour de 3.4 % pour les boues aérobies, alors que la tendance à la baisse de ce paramètre se confirme pour les boues digérées (2011 : 4.4 %). 7 MS (%) Boues aérobies Boues digérées Phosphate La concentration moyenne en phosphate reste assez stable, avec une légère tendance à la hausse constatée depuis 2002 (2011 : 7.8 % par rapport à la matière sèche). 9 P2O5 (% de MS) Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

20 Eléments polluants Mercure Cadmium Molybdène Cobalt Nickel Chrome Plomb Cuivre Zinc Nombre de STEP avec analyses Moyenne (ppm MS) Médiane (ppm MS) Min - Max (ppm MS) Valeur limite (ppm MS) Nombre de dépassements (différence avec 2009) 0 (=) 0 (=) 1 (=) 0 (=) 1 (- 1) 0 (=) 1 (+ 1) 9 (+ 2) 0 (=) AOX (=) Les boues de 10 STEP ont présenté une teneur excessive en métaux lourds (8 en 2010). 4 métaux sont concernés (3 en 2010), dont le cuivre qui demeure l élément le plus souvent en cause (valeur limite de 600 ppm dépassée pour les échantillons provenant de 9 STEP). La teneur moyenne en cuivre atteint 365 ppm, tout comme en Teneurs moyennes en éléments polluants mesurées en 2011 (exprimées en pour-cent des valeurs limites) 80% 70% 61% 60% % des valeurs limites 50% 40% 30% 28% 19% 30% 41% 31% 20% 13% 7% 11% 8% 10% 0% Mercure Molybdène Cadmium Cobalt Nickel Chrome Cuivre Plomb Zinc AOx Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

21 Cas de présence excessive d éléments polluants dans les boues constatés de 1994 à Métaux/STEP Echantillons analysés Métaux STEP concernées Echantillons analysés Après le pic atteint en 2009 (12 cas), le nombre de STEP concernées par une présence excessive d éléments polluants a diminué mais reste à un niveau supérieur à ceux constatés entre 2006 et Il convient donc de continuer à suivre attentivement la situation en 2012 afin de prévenir tout relâchement dans le pré-traitement des eaux usées industrielles et d intervenir à temps en cas de rejets excessifs. Perspectives pour 2012 Le dispositif présenté au point 2 reste maintenu dans son principe, avec 103 échantillons prévus dont 29 prélevés auprès des petites STEP incluses dans le tournus quadriennal. En effet, il permet de conserver un suivi global de la teneur des boues en polluants, tout en ciblant les analyses sur les STEP les plus représentatives et en limitant le coût de l opération. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

22 Production PROUCTION ET ELIMINATION ES BOUES Les boues produites en 2011 par les STEP vaudoises ont représenté 17'459 tonnes de matière sèche (tms). Ce chiffre est légèrement inférieur à la moyenne des 7 dernières années (17'800 tms). Tonnes de matière sèche (MS) Production de boues d épuration des STEP vaudoises de 1991 à Elimination L annexe B2 répertorie la production et la destination des boues de chaque STEP. éshydratation A quelques exceptions près (oxydation par voie humide notamment), les boues doivent être déshydratées avant d être incinérées. Ce prétraitement est assuré par les STEP ellesmêmes, de manière autonome ou dans le cadre d une organisation régionale. Plusieurs procédés sont appliqués : éshydratation mécanique : o o Exploitation d une installation de déshydratation mécanique fixe. L évolution de la technique a permis à des STEP de moyenne importance de s équiper, avec un intérêt marqué ces dernières années pour la centrifugation. 39 STEP en disposent. Transport des boues liquides vers une STEP qui fait office de «pôle» régional de déshydratation. On dénombre actuellement 29 pôles, qui desservent 96 STEP «satellites». Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

23 o Recours à une installation mobile. Après l EIM, qui exploite de longue date une telle unité dans le district de Nyon, un groupement de 8 STEP du Pied du Jura et du Gros de Vaud s est constitué dans ce but en Le système est également en œuvre dans la vallée de la Venoge. 30 STEP ont choisi cette option. Phragmicompostage : Ce procédé fait appel à des lits de séchage étanches, plantés de roseaux et garnis de matériaux filtrants. Les boues y sont pompées et déshydratées par l action du drainage et de l évapotranspiration. La matière organique est partiellement minéralisée au cours du processus. La mise en oeuvre du système doit notamment garantir le bon développement des végétaux, ainsi qu un rythme d alternance des phases d alimentation et de ressuyage des lits permettant d atteindre des taux de minéralisation et de siccité les plus élevés possibles. 14 STEP vaudoises utilisent ce procédé. Quelle que soit l option choisie, l exploitation du système doit impérativement garantir le bon fonctionnement de l épuration des eaux et assurer le respect des normes de rejet par la station d épuration, même pendant les périodes de déshydratation. Il est en particulier indispensable d adapter soigneusement le débit d exploitation des unités de déshydratation mobiles à la capacité de traitement des jus par la biologie des STEP desservies. Incinération L interdiction de la remise des boues d épuration comme engrais imposée par la législation fédérale est entrée en vigueur de manière définitive le 1 er octobre a donc été la troisième année durant laquelle la totalité des boues a été incinérée. Pour les boues déshydratées mécaniquement, les filières suivantes ont été utilisées : Incinération en four dédié : STEP de Lausanne-Vidy et IBS Posieux FR. Traitement en usine d incinération d ordures ménagères : SATOM Monthey VS, VAEC Colombier NE et TRIEL Lausanne. L unité d oxydation par voie humide qui équipe la STEP d Orbe traite la production locale, ainsi que les boues de quelques stations de la région. Filières d élimination des boues d épuration V STEP Vidy Lausanne 2018 SAIEF Posieux FR SATOM Monthey VAEC NE TRIEL ivers Chiffres : tonnes de matière sèche (MS) Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

24 Le tonnage le plus important est brûlé en four réservé aux boues : STEP de Lausanne-Vidy et IBS exploité par la société SAIEF à Posieux (FR). Celle-ci a incinéré 1600 tms de plus qu en 2010 car le four de la STEP de Vidy et la SATOM n ont pas été en mesure de traiter toutes les boues de leur zone d apport. L usine TRIEL à Lausanne a éliminé des petites quantités de boues en mélange avec les ordures ménagères. Les «ivers» comprennent en particulier le traitement par l unité d oxydation par voie humide d Orbe (OVH, 407 tms) et le phragmicompostage. En tout, 51'755 tonnes de boues déshydratées ont été incinérées en 2011 (2010 : tonnes). La répartition des STEP entre les différentes filières est la suivante : Nombre de STEP STEP Vidy Lausanne SAIEF Posieux FR SATOM Monthey VAEC NE TRIEL ivers Avec 59 «fournisseurs», l installation de Lausanne-Vidy est celle qui reçoit les boues du plus grand nombre de STEP, suivie par SAIEF (46 STEP), VAEC (37 STEP) et SATOM (28 STEP). En ce qui concerne les boues traitées par phragmicompostage, la question de leur élimination se posera dans quelques années, une fois que la capacité d accumulation des lits de séchage sera atteinte. Contenant des fragments végétaux, ces résidus ne pourront vraisemblablement pas être traités dans les mêmes installations que celles prévues pour les boues déshydratées mécaniquement (risques de blocage du dispositif). Ils représentent des quantités limitées et seront probablement éliminés avec les déchets incinérables urbains (ordures ménagères et/ou objets encombrants). Planification et fonctionnement de l élimination L article 31b de la loi fédérale sur la protection de l environnement impose aux cantons de planifier l élimination des boues, tout comme celle des déchets urbains. Il s agit notamment de définir les zones d apport des installations d incinération. Le but de la démarche est que les STEP disposent de filières d incinération sûres et respectueuses de l environnement, tout en garantissant aux détenteurs des installations de traitement un approvisionnement correspondant aux bases de dimensionnement de l ouvrage. Ce principe s accompagne d une double obligation : Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

25 les détenteurs de STEP sont tenus de remettre leurs boues à l installation de la zone d apport à laquelle ils appartiennent. les exploitants des ouvrages d incinération sont tenus de pourvoir à l élimination des boues de leur zone d apport. Un devoir d entraide existe pour les exploitants, notamment en cas de défaillance ou de surcharge d une installation. Ces prescriptions, qui découlent du droit fédéral, figurent aux articles 16 à 18 de la loi vaudoise sur la gestion des déchets. Les filières d incinération, ainsi que les zones d apports correspondantes, sont définies dans le plan cantonal de gestion des déchets adopté par le Conseil d Etat. Les dispositions concernant les boues d épuration sont entrées en vigueur en automne Le chapitre consacré aux déchets de l épuration des eaux peut être consulté sur les pages internet du service ( ues_epurationrev2008.pdf). Alors que les filières en place dans le nord et l est du canton fonctionnent depuis plusieurs années et sont bien rodées, celles prévues pour les périmètres de gestion des déchets «Ouest» et «La Côte» ont dû assurer pour la troisième année consécutive l incinération de la totalité des boues produites dans leur secteur. Ces deux périmètres se caractérisent notamment par un nombre important de petites STEP, ce qui complique l organisation des transports et des livraisons. En outre, les dispositifs installés dans les STEP de Lausanne (incinération), de Gland et de Nyon (séchage) ont connus des problèmes de fonctionnement. Les sociétés Sadec et Valorsa, ainsi que les responsables des installations ont joué un rôle essentiel pour coordonner les opérations et garantir l élimination des boues, avec des enjeux particuliers durant les périodes d arrêt pour entretien ou pour cause de problème technique. Les exploitants des unités d incinération sont également en contact pour pallier au mieux à ces difficultés. La majeure partie des boues produites a pu être éliminée conformément aux plans, grâce à l engagement de tous les partenaires concernés. Certaines périodes ont toutefois été délicates. Afin de contribuer à réduire ces problèmes, il s agit notamment pour les exploitants de STEP de prévoir les mesures suivantes : planifier soigneusement les périodes de déshydratation et d évacuation des boues en les répartissant le plus régulièrement possible dans l année, annoncer les besoins à l avance aux organisations régionales et/ou aux responsables des installations de traitement, utiliser au mieux les capacités de stockage disponibles. Pour les détenteurs d installations, et à côté du règlement des problèmes techniques de fonctionnement, il convient notamment de planifier les périodes de révision, ainsi que les alternatives à prévoir en cas de problème, en collaboration avec les autres exploitants et les organismes de coordination régionaux. Autres déchets A part les boues d épuration, les STEP produisent plusieurs catégories de déchets, pour la plupart issues du prétraitement des eaux usées : les résidus de dégrillage - tamisage, les résidus de dessablage et les résidus de dégraissage déshuilage. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

26 Les quantités produites sont les suivantes : Litres par EH et par an Kg MS par EH et par an Matière organique (%) égrillage Tamisage 3.2 à à 2.0 Non disponible essablage 4 à 8 4 à 8 kg 10 à 25 % égraissage - éshuilage 1.4 à à 0.7 kg 85 à 90 % Source : Cours FES, Cours spécialisé «CS3» Traitement des eaux, 1. Prétraitements, Office international de l eau, Limoges Selon les chiffres fournis par les exploitants de STEP (Formulaires A), la production à l échelle du canton peut être estimée comme suit (moyennes ) : - Résidus de dégrillage tamisage : 1800 tonnes par an - Résidus de dessablage : 800 tonnes par an Les formulaires ne prévoient pas d informations sur les graisses et les huiles. Les résidus de dégrillage et tamisage sont incinérés avec les ordures ménagères. Ce traitement s applique aussi aux petites quantités de graisses et d huiles. Ces dernières constituent un substrat intéressant pour la production de biogaz et peuvent donc être traitées dans les digesteurs. En outre, les STEP de Lausanne-Vidy et de Roche SIGE sont équipées d un dispositif de traitement aérobie de ces substances. L élimination des sables est plus délicate : à l état brut, ils contiennent souvent trop de matière organique pour correspondre aux conditions de prise en charge des décharges contrôlées pour matériaux inertes (CMI) ou bioactives ; la présence élevée de sables et de limons leur enlève tout intérêt pour l incinération. Leur mise en «décharge communale» ou tout autre lieu de dépôt non conforme est à exclure. Le même problème se pose pour des déchets de composition analogue comme les résidus de la vidange de digesteurs ou les limons extraits de bassins de décantation. eux options principales se présentent : - Si la teneur en matière organique des résidus est inférieure à 8 10 % (50'000 ppm de carbone organique total - COT), les évacuer en décharge contrôlée bioactive, telle que celles de Teuftal (BE) ou de Châtillon (FR). - Les traiter pour les débarrasser des matières organiques, ce qui permet de les déposer en CMI (maximum toléré : 20'000 ppm de COT, soit 3 à 4 % de matière organique), voir leur réutilisation (remblai, pose de canalisations, ). La deuxième option est à recommander. ans ce but, certaines entreprises et quelques grandes STEP sont équipées de systèmes de lavage. Le stockage préalable des sables en lits de séchage permet également d atteindre certains résultats. Certaines installations traitent déjà les sables de petites STEP. La faisabilité d une organisation avec des pôles de traitement, semblable à celle existant pour les boues d épuration, sera évaluée ces prochains mois. Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

27 Conclusions Le bilan 2011 en matière de boues d épuration peut être résumé ainsi : 1. Le programme d analyse des boues a été redéfini à la suite de l interdiction de la remise comme engrais. Il vise à conserver un suivi global de la teneur des boues en polluants, tout en ciblant les analyses sur les STEP les plus représentatives. Il a été très bien suivi par les exploitants. 2. Au chapitre des métaux lourds, on constate une augmentation des dépassement des valeurs limites par rapport à 2010 (10 STEP concernées au lieu de 8). Le cuivre était en cause à 9 reprises. La situation n étant pas revenue au bas niveau des années précédentes, il convient de continuer à suivre attentivement la situation afin de prévenir tout relâchement dans le pré-traitement des eaux usées industrielles et d intervenir en cas de rejets excessifs. 3. Avec près de tonnes de matière sèche (tms), la production de boues est légèrement inférieure à la moyenne de ces dernières années. 4. La totalité des boues produites a été incinérée pour la troisième année consécutive STEP disposent d un équipement fixe de déshydratation mécanique de leurs boues. 29 d entre-elles («pôles») ont pris en charge les boues liquides de 96 installations («satellites»). 30 recourent à une unité de déshydratation mobile, alors que 14 ont mis en place un dispositif de phragmicompostage. 6. L incinération dans le four de la STEP de Lausanne-Vidy a été la filière la plus utilisée (près de tms). L installation SAIEF à Posieux a pris en charge des boues que Vidy et la SATOM n ont pas été en mesure de traiter, augmentant sont tonnage de 1'600 tms par rapport à En tout, près de 52'000 tonnes de boues déshydratées ont été incinérées. 7. Les filières en place ont permis d éliminer la totalité de la production. es difficultés ont toutefois été rencontrées à certains moments (problèmes techniques, périodes de révision). 8. Si l organisation est bien rodée dans les régions où les boues sont incinérées depuis plusieurs années, certaines améliorations restent nécessaires ailleurs, afin notamment de renforcer la collaboration entre exploitants de STEP, organismes régionaux et détenteurs des installations de traitement en matière de planification et d exécution. es échanges d informations réguliers entre les partenaires sont une des clés importantes du bon fonctionnement de l organisation. 9. Les filières en place assurent l élimination des boues conformément à la législation. La situation n est toutefois pas satisfaisante en terme de développement durable, puisqu elle entraîne la perte des éléments fertilisants contenus dans ces matières (phosphore notamment). La politique suisse de gestion des déchets s oriente désormais vers un objectif d économie des ressources («Gestion durable des matière»). e nouveaux procédés devront donc être développés et mis en oeuvre à l échelle du pays pour permettre la récupération de ces substances. ans ce contexte, il est possible que certaines techniques d élimination, comme l incinération des boues en mélange avec des ordures ménagères, ne soient plus admises à l avenir. 10. Hormis les boues, les STEP produisent notamment des déchets de dégrillage, des sables et des graisses et huiles. Leur quantité ne représente que quelque 5 % du tonnage de boues déshydratées produit annuellement. Le lavage et la réutilisation des sables sont à préconiser. L intérêt d une organisation cantonale avec pôles de traitement pour ce type de résidus sera évalué courant Bilans 2011 C.-A. Jaquerod, E. Ruegg, Ph. Vioget Page

28 Introduction PLAN CANTONAL MICROPOLLUANTS INFORMATION SUR LA 1 ère PHASE ETUE Les micropolluants organiques sont des substances synthétiques qui se trouvent dans la composition de pratiquement tous les produits utilisés dans notre vie quotidienne. Ces substances sont susceptibles, parfois à des concentrations très faibles, d'avoir des effets néfastes sur l'être humain et l'environnement. Les mesures déjà prises, notamment à la source, pour lutter contre leur présence croissante dans les milieux naturels ne suffisent pas. La Confédération a en conséquence élaboré une "Stratégie Micropoll" en vue de documenter la situation et proposer des mesures. Comme une part importante de ces substances transite par les réseaux d eaux usées, c est sur ce vecteur que porte notamment la stratégie de lutte nationale. Le Plan Cantonal Micropolluant (PCM) traduit la mise en œuvre de cette stratégie dans le canton de Vaud. Buts Le PCM vise premièrement à enrayer le flux des micropolluants transitant par les stations d épuration (STEP). Si elles sont en effet efficaces pour éliminer les nutriments (carbone, phosphore, azote), elles ne retiennent que partiellement, voire pas du tout, les médicaments, pesticides, détergents, et autres produits organiques de synthèse. es procédés de traitement (traitements avancés) permettant de retenir ou dégrader ces substances sont disponibles et ont été éprouvés lors de tests en grandeur réelle. Toutes les STEP ne nécessitent pas d être équipées en vue de traiter les micropolluants. La nécessité d adaptation d une station dépend notamment de sa capacité, de l impact de son rejet sur le milieu récepteur, et du risque que celui-ci représente pour l alimentation en eau potable. Les modifications en cours sur le plan législatif fédéral visent un abattement global de 50% de la charge en micropolluants. Le PCM traduit dans la pratique et dans le terrain les mesures qui découleront de ces modifications. Le plan vise en outre à rationaliser l assainissement, par une mise en perspective plus vaste de la collecte et du traitement des eaux usées à l échelle des bassins versants. En effet, les coûts des transformations nécessaires dans les STEP ne sont pas linéairement proportionnels à leur capacité, et des économies d échelle peuvent être réalisées lors de regroupements d installations. Indépendamment de ces aspects liés aux coûts, l efficacité du traitement, avec ou sans abattement spécifique des micropolluants, augmente souvent avec la capacité des installations. Situation actuelle Le canton se caractérise par une épuration décentralisée, avec aujourd'hui encore 170 STEP, dont 106 sont considérées comme des petites installations, avec une capacité inférieure à 2'000 équivalents-habitants. Ce nombre est en légère diminution depuis quelques années, plusieurs communes ayant abandonné leur STEP communale pour raccorder leurs eaux sur une installation régionale. Pour des raisons historiques liées à l évolution de la législation fédérale, les STEP actuelles ont différents niveaux de traitement, dans un ordre croissant de performance : Bilans 2011 G. Burnier, C.-A. Jaquerod, E. Poget, Ph. Vioget Page

29 Traitement du carbone seul Traitement du carbone et du phosphore Traitement du carbone, du phosphore et de l azote (nitrification) Traitement du carbone, du phosphore et de l azote, avec filtration tertiaire 2 installations, totalisant moins de 500 habitants raccordés 71 installations, totalisant 615'000 habitants raccordés ; c est le cas de la plupart des grandes STEP du canton. 95 installations, totalisant 104'000 équivalentshabitants raccordés ; il s agit des installations construites ou réhabilitées à partir des années installations, totalisant 4'000 équivalents-habitants raccordés ; la filtration a été exigée lors de transformations récentes pour protéger des milieux récepteurs particulièrement sensibles (cours d eau avec faible dilution des rejets d eau traitée). Les grandes STEP du canton ont pour la plupart entre 30 à 50 ans d âge et nécessiteront d importants investissements dans les prochaines années. Vision de l épuration vaudoise Le concept de traitement futur se résume comme suit : Toutes les STEP doivent à terme assurer le niveau de traitement biologique le plus performant, correspondant à une «faible charge» ou «nitrification». Ce niveau de traitement correspond à l état actuel de la technique, offre une bonne souplesse d exploitation vis-à-vis des variations de charge, permet d éliminer certains micropolluants biodégradables et constitue un pré-requis pour le traitement avancé des micropolluants non biodégradables. Le traitement du phosphore doit être renforcé, pour permettre aux lacs et cours d eau d atteindre les objectifs de qualité. Les exigences minimales de la législation fédérale (0.8 mg/l et 80% de rendement) ne suffisent en général pas et seront renforcées par une norme cantonale. Certaines STEP rejetant leurs eaux dans des cours d eau avec des conditions de dilution défavorables devront assurer des performances d épuration plus élevées, en particulier sur les matières en suspension ; les exigences qui seront fixées au cas par cas nécessiteront des adaptations du dimensionnement des ouvrages, voire la mise en place d une filtration. Les STEP concernées par la stratégie nationale de lutte contre les micropolluants devront mettre en place, en complément du traitement biologique, un traitement avancé par ozonation ou adsorption sur charbon actif, complété par une filtration. En l état actuel des réflexions de la Confédération, ces traitements vont toucher les STEP suivantes : STEP avec plus de 80'000 habitants raccordés STEP avec plus de 24'000 habitants raccordés situées dans le bassin versant d un lac STEP avec plus de 8'000 habitants raccordés rejetant leurs eaux dans un cours d eau avec une dilution défavorable (les eaux usées traitées représentant plus de 10% du débit du cours d eau). Les cantons déterminent les mesures nécessaires en tenant compte du cumul des rejets dans un bassin versant ; ils peuvent fixer un seuil inférieur à 8'000 habitants pour le traitement si la protection du cours d eau le nécessite. Bilans 2011 G. Burnier, C.-A. Jaquerod, E. Poget, Ph. Vioget Page