environnement Observatoire l eau Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités en Seine-et-Marne

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1 environnement Observatoire l eau de Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités en Seine-et-Marne

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3 Table des matières Préface... 1 Synthèse... 2 I. Notions de base... 6 A. Le cadre règlementaire... 6 B. Le contexte seine-et-marnais... 7 C. Les différents procédés de traitement des eaux usées pour les petites collectivités ) Qu appelle-t-on procédé rustique? ) Les filières existantes ) Domaine d application II. Expertise technique et financière des dispositifs rustiques A. Le parc des stations d épuration de capacité inférieure à EH B. Le traitement des eaux ) Les performances théoriques ) Les performances mesurées en Seine-et-Marne C. Le traitement des boues D. Performances énergétiques E. Capacité vis-à-vis des surcharges hydrauliques F. Les enjeux financiers ) Coûts d investissement ) Coût d exploitation hors amortissement ) Coût du foncier ) Comparaison du coût d investissement et des coûts d exploitation III. Etudes de cas en Seine-et-Marne A. Filtres à sable plantés et zone tampon boisée à Bouleurs ) Présentation et objectif ) Caractéristiques du système d assainissement ) Mesure de charge ) Fonctionnement de la zone tampon boisée ) Préconisations B. Filtres plantés superposés de type Ecofiltre à Beautheil ) Présentation ) Caractéristiques principales ) Résultats de la mesure d efficacité C. Lagunage et filtres plantés verticaux à Pézarches ) Présentation et objectifs ) Caractéristiques du système d assainissement ) Mesure de charge ) Fonctionnement du traitement de finition ) Préconisations D. Filtres plantés vertical puis horizontal à Brie-Comte-Robert ) Présentation et objectifs ) Caractéristiques du système d assainissement Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010)

4 3) Qualité des eaux traitées IV. Guide méthodologique pour la mise en œuvre des filières rustiques A. Les étapes de mise en œuvre d un projet d assainissement B. Les critères d aides à la décision pour le choix des filières Annexes A. Etude de la STEP de type filtres à sable plantés et zone tampon boisée de Bouleurs B. Etude de la STEP de type écofiltre de Beautheil C. Etude de la STEP de type mixte lagunage et filtres plantés de Pézarches D. Préconisations sur les lits plantés de roseaux utilisés pour le traitement des boues E. Glossaire E. Fiches techniques sur les filières d assainissement collectif en Seine-et-Marne Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

5 Préface Cette étude sur les filières de traitement adaptées aux petites collectivités est un document d appui technique pour les projets d installations de petites et moyennes tailles, dont la capacité de traitement est comprise entre 100 et Equivalents Habitants ( EH). Elle fait le point sur les différents procédés considérés comme rustiques, pour cette gamme de capacité, par rapport à la qualité de traitement attendu et obtenu, en tenant compte des coûts d investissement et d exploitation. Elle s inscrit dans la perspective des réglementations existantes, notamment la Directive Européenne du 21 mai 1991, qui impose aux Etats membres de s assurer que les agglomérations soient équipées par un système de collecte des eaux usées urbaines résiduaires et d un traitement approprié avant rejet au milieu naturel. Ce contexte est repris au niveau local, dans le cadre du Plan Départemental de l Eau, qui fixe les objectifs à atteindre vis-à-vis du milieu naturel et des masses d eau. Ce document complète l étude du Fonctionnement des systèmes d assainissement collectif en Seine-et- Marne, qui met notamment en évidence qu environ un dispositif de 500 EH à EH sur deux a plus de 30 ans, et présente souvent un fonctionnement jugé passable, mauvais ou très mauvais, leurs impacts pouvant s avérer importants en cas de faibles écoulements dans le milieu naturel. Ce rapport a pour objectif d évaluer l efficacité des dispositifs existants, en précisant leurs coûts d investissement et d exploitation. A cette occasion, il sera présenté quelques cas de procédés innovants. Quoiqu il en soit, les techniques d épuration proposées aux petites communes rurales (100 à EH) doivent être à la fois rustiques et performantes. Les techniques utilisées sont, par exemple, les filtres à sable ou à graviers plantés ou non de végétaux, ou encore les systèmes mixtes panachant différentes techniques : filtres plantés de végétaux mélangés à d autres technologies (lagunage naturel et/ou procédés de type zone de rejet végétalisée). Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 1

6 Synthèse La directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau, dite Directive Cadre sur l Eau (DCE), fixe deux objectifs pour les eaux de surface, à l'échéance 2015 : atteindre un bon état écologique et un bon état chimique. Afin de satisfaire aux objectifs environnementaux de la DCE, il convient de continuer à réduire les apports ponctuels et diffus résultant du rejet des eaux usées. Le Département dispose du Service d Animation Technique pour l Epuration et le Suivi des Eaux (SATESE) intégré à la Direction de l Eau et de l Environnement, et dont les missions concernent notamment la collecte et la valorisation des données de l assainissement en Seine-et-Marne. C est dans ce cadre, que ce service a élaboré cette étude sur les dispositifs de traitement des eaux usées des petites collectivités. Chiffres clés La Seine-et-Marne compte 285 stations d épuration communales dont 203 de capacité inférieure à EH. Ces stations de taille modeste représentent 10 % de la capacité de traitement mais 70 % du nombre d installations. Le parc de stations d épuration est globalement vieillissant : 50 % d entre elles ont plus de 30 ans, âge qui correspond à la durée d amortissement habituelle de ce type d ouvrage. Ce phénomène est encore plus marqué pour les stations de moins de EH. Les stations de types boues activées sont les plus nombreuses dans le département, mais aussi les plus anciennes et donc celles qu il faudra renouveler en priorité : o 43 stations ont plus de 40 ans o 60 stations ont entre 30 et 40 ans. Les procédés de traitement existants Les dispositifs disponibles pour traiter les eaux usées sont les suivants : boues activées, disques biologiques, filtres à sable plantés ou non, lagunage naturel ou aéré et les solutions mixtes avec deux étages composés de filières différentes et enfin un dispositif de traitement complémentaire de type zone de rejet végétalisé complète le panel. Leur fonctionnement Les systèmes boues activées sont, pour la plupart des paramètres, plus performants que les autres filières. Les filtres à sable plantés de roseaux ont d excellents rendements pour la plupart des paramètres sauf pour l azote global. Les installations à filtres plantés verticaux ne peuvent rivaliser avec le procédé par boues activées pour l azote global et le phosphore. C est pourquoi, dans le cas où le niveau de rejet impose un traitement poussé sur ces deux derniers paramètres, il est nécessaire d associer aux filtres 2 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

7 plantés un traitement complémentaire de type zone de rejet végétalisée dans l objectif de réduire les rejets au milieu naturel superficiel. Les performances des lagunages et des lagunages aérés (analyses sur eaux brutes) sont les moins efficaces, mais la réglementation pour ces dispositifs est moins contraignante. Les disques biologiques présentent des qualités et des performances qui devraient leur permettre d être mieux représentés sur le marché si le problème de la gestion des boues primaires et biologiques n était pas aussi prégnant. Les filtres à sable sont mentionnés à titre indicatif. En effet cette filière, suite à plusieurs contentieux liés à des colmatages en surface, a peu à peu été abandonnée au profit des filtres à sable plantés de roseaux qui ne présentent pas ce type de dysfonctionnement. Le traitement des boues Le traitement de l eau par tous les dispositifs décrits produit une boue résiduelle. Suivant la filière de traitement, la consistance, la quantité, la fréquence d évacuation et la destination de cette boue est sensiblement différente. Cela se traduit par un coût d évacuation pouvant varier, en 2011, entre 10 et 130 le m 3 évacué, ce qui influe sur le coût d exploitation de ces dispositifs. La consommation électrique Les stations d épuration de type boues activées disposent de nombreux équipements électromécaniques dont le fonctionnement entraine une consommation d électricité par quantité de pollution éliminée qui décroit avec la taille du dispositif. Les stations d épuration rustiques ont une consommation d électricité faible en rapport avec les procédés épuratoires utilisés (filtres plantés de roseaux, lagunages naturels ). Les dispositifs couplant des procédés naturels à des équipements électromécaniques (lagunage aéré) sont en revanche très gourmands en énergie. Les études de cas sur des dispositifs spécifiques Quatre installations innovantes en Seine-et-Marne ont été étudiées. o Une filière d épuration de type filtres à sable plantés de roseaux, associée à une zone tampon végétalisée qui permet, en période estivale, de limiter le débit du rejet dans un ru de petite taille. o Un procédé épuratoire de type bi-filtre planté de roseaux. Ce filtre vertical présente la particularité d être constitué de deux niveaux filtrants superposés, à base de Mayennite et d être économe en espace. o Un traitement mixte associant des lagunes naturelles préexistantes qui ont été complétées par des filtres à sable plantés à écoulement vertical, afin d améliorer le traitement des matières azotées et la rétention des particules. o Une filière d épuration de type filtres à sable plantés de roseaux à trois étages (vertical, horizontal, vertical) permettant d assurer un traitement optimisé des matières azotées. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 3

8 Les enjeux financiers Les coûts d investissement et d exploitation de chaque filière ont été estimés et mis en perspective pour une durée de vie de 30 ans et pour un ouvrage de EH. Le coût d exploitation sur 30 ans (hors amortissement des ouvrages en génie civil et en terrassement) varie de 46 à 100 % du coût d investissement. Les étapes de la mise en œuvre d un projet On peut distinguer les phases suivantes : o Choix d un assistant à maitrise d ouvrage, partenaire de la collectivité qui a pour missions principales : La définition du projet La constitution du dossier «Loi sur l eau», définissant le niveau des rejets L étude technico-économique sur les filières de traitement et d élimination des boues o Achat du terrain d implantation, élément fondamental o Choix d un Maitre d œuvre qui assure la conception et le suivi des travaux o Réalisation des études complémentaires (topographie, géotechnique, etc ) o Choix du constructeur de la station d épuration o Réception de l installation Les avantages et inconvénients des différentes filières (Voir page suivante) 4 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

9 Boues activées Aération prolongée Filtres plantés de roseaux Filtres à sable Disques biologiques Lit bactérien Lagunage aéré Lagunage naturel Filière Avantages Inconvénients - Exploitation aisée - Consommation électrique faible - Adaptation à un réseau unitaire recevant beaucoup d'eaux claires parasites - Moins de rejet en période d'étiage associé à une régularité des débits rejetés - Exploitation aisée - Acceptation des variations de charges organiques et hydrauliques - Moins de surface que la lagune naturel - Filière compact - Gestion plus simple par rapport à un bassin d'aération - Peu de consommation électrique - Association possible avec les filtres plantés de roseaux - Bonne intégration paysagère - Exploitation aisée - Association possible à une filière de type filtres plantés de roseaux - Possibilité d'augmenter la capacité (batterie de disques) - Faible consommation électrique - Bonnes performances épuratoires - Technicité d'exploitation plus facile - Coût d'investissement moindre compte tenu de la rusticité des ouvrages - Bonne performances épuratoires notamment sur les matières particulaires, organiques et azotées - Peu de consommation électrique - Moins sensibles aux à-coups hydrauliques - Bonne intégration paysagère - Performances épuratoires poussées notamment nitrification/dénitrification - Technologie bien maîtrisée - Filière compacte - Progrès dans l'intégration paysagère - Curage des boues stockées dans la lagune coûteux - Performances limitées sur l'azote et le phosphore - Pérennité de l'étanchéité des bâches des lagunes - Entretien des abords contraignant - Développement de micro-algues et concentration élevée en DCO et MES - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une boue activée lié à la minéralisation - Forte consommation électrique - Performances épuratoires réduites sur l'azote et le phosphore - Pérennité de l'étanchéité des bâches des lagunes - Développement de micro-algues et concentration élevé en DCO et MES - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une Boue Activée lié à la minéralisation - Sensibilité aux surcharges hydrauliques - Risques de colmatage du massif filtrant - Hauteur importante pénalisant l'intégration paysagère - Traitement incomplet de l'azote et pas de traitement du phosphore - Obligation d'un prétraitement par dégrillage fin des eaux usées avant passage dans l'unité biologique - Régulation hydraulique à prévoir pour éviter toute surcharge - Procédé de traitement "mécanisé" nécessitant une maintenance - Traitement incomplet de l'azote et du phosphore - Risques de colmatage important - Nécessité d'un traitement primaire - Sensibles aux surcharges hydrauliques - Surface importante associée à un choix de sable déterminé avec précaution - Temps d'exploitation plus conséquent (ratissage) - Traitement partiel de l'azote et du phosphore - Odeurs - Demande beaucoup de précautions à la mise en œuvre - Entretien au début de la mise en service notamment désherbage manuel des filtres lors du démarrage - Pas de traitement de l'azote global pour les filtres verticaux (mais des progrès récents) et partiel du phosphore - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une Boue Activée lié à la minéralisation - Présence de déchets de plastique dans la boue en absence de dégrillage efficace - Prévoir une zone déboisée suffisante autour des filtres - Consommation électrique élevée - Coût d'investissement et d'exploitation élevé - Exploitation technique plus délicate - Risques de dysfonctionnements importants (panne matériel, gel, pollution, ) - Sensibilité aux à-coups hydrauliques - Odeurs Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 5

10 I. Notions de base A. Le cadre règlementaire En raison de sa complexité, le thème de l eau fait l objet d une réglementation abondante. C est pourquoi seuls les principaux textes concernant directement l assainissement sont cités : o La Directive relative aux eaux résiduaires urbaines (DERU) du 21 mai 1991 prescrit la généralisation sur le territoire de l Union Européenne du traitement des eaux usées urbaines, avant rejet dans le milieu naturel. Elle impose des niveaux de traitement minimum et fixe des échéances de mise en conformité des systèmes d assainissement collectif en fonction de la taille de l agglomération et de la sensibilité du milieu récepteur. A l origine de la politique française d assainissement, cette directive a été transposée en droit français dans la loi sur l eau du 3 janvier 1992 et dans le décret du 3 juin Par ailleurs, l article 7 de la directive du 21 mai 1991 précise que «les Etats Membres veillent à ce que, au plus tard le 31 décembre 2005, les eaux urbaines résiduaires qui pénètrent dans les systèmes de collecte fassent l'objet, avant d'être déversées, d'un traitement approprié en cas de rejet, dans les eaux douces et les estuaires, provenant d'agglomérations de moins de EH. o La Loi sur l'eau du 3 janvier 1992 transposant la directive ERU dans le droit Français précisait déjà que les petites communes rurales ont l'obligation d'assurer le traitement en station d'épuration des effluents collectés par les réseaux existants. Les habitations non raccordées doivent être, elles, équipées de dispositifs d'assainissement non collectif. o La Directive Cadre Européenne sur l Eau (DCE) du 23 octobre 2000 engage chaque Etatmembre de l union Européenne à parvenir à un «bon état écologique des eaux» en Son outil d évaluation est le découpage territorial en masses d eau, auxquelles s attachent des objectifs de qualité en fonction de leurs spécificités et des pressions qu elles subissent. La DCE a été transposée en droit français par la loi du 21 avril o La Loi sur l Eau et les Milieux Aquatiques du 30 décembre 2006 (LEMA) s inscrit dans l objectif communautaire d atteinte de bon état écologique des eaux en La loi s attache à la reconquête de la qualité des eaux et à donner aux collectivités les moyens d adapter les services publics d eau potable et d assainissement à cet enjeu. La loi étend notamment les compétences des communes en matière de contrôle et de réhabilitation des dispositifs d assainissement non collectif ou de raccordements aux réseaux. o L Arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées fixe les prescriptions techniques minimales. o S inscrivant dans le prolongement de la loi de programmation relative à la mise en œuvre du Grenelle de l environnement (Grenelle 1), qui a déterminé les objectifs de l État dans le domaine de l environnement, la loi portant engagement national pour l environnement (Grenelle 2) traduit en obligations, interdictions ou permissions les principes précédemment affirmés. En particulier, l article 156 de la loi modifie le Code général des collectivités territoriales pour l assainissement des eaux usées et, les mesures qui doivent être prises pour assurer la maîtrise de l écoulement des eaux pluviales ou des pollutions apportées au milieu par le rejet des eaux pluviales. o Le Schéma Directeur d Aménagement et de Gestion des Eaux du bassin hydrographique Seine-Normandie (SDAGE), institué par la loi sur l eau de 1992, est un instrument de planification qui fixe pour chaque bassin hydrographique les orientations fondamentales d une gestion équilibrée de la ressource en eau dans l intérêt général et dans le respect des principes de la directive-cadre sur l eau et de la loi sur l eau, des objectifs environnementaux 6 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

11 pour chaque masse d eau (plans d eau, tronçons de cours d eau, estuaires, eaux côtières, eaux souterraines). Le Schéma Départemental d Assainissement de Seine-et-Marne (SDASS) est un outil d aide à la décision, non réglementaire, pour identifier, hiérarchiser et programmer les actions prioritaires à mettre en œuvre pour atteindre le bon état vis-à-vis des paramètres liés à l assainissement. o Par ailleurs, il peut y avoir des contraintes réglementaires locales fixées par les Arrêtés préfectoraux d autorisation de rejet. Ces autorisations de rejet peuvent être plus sévères localement que les exigences de la directive en ce qui concerne, notamment, l azote et/ou le phosphore et/ou la qualité microbiologique. B. Le contexte seine-et-marnais La Seine-et-Marne compte 287 stations d épuration communales dont 203 de capacité inférieure à EH. Le parc de stations est globalement vieillissant : 50 % d entre elles ont plus de 30 ans, âge qui correspond à la durée d amortissement habituelle de ce type d ouvrage. Ce phénomène est encore plus marqué pour les stations de moins de EH et en particulier pour la gamme de 500 à EH (60 %). Ceci est dû au fait que les bourgs des petites communes ont été très tôt équipés en assainissement collectif, en construisant à l extrémité d un réseau d assainissement existant et le plus souvent unitaire, une station d épuration, très majoritairement de type «boues activées». Ces petites unités, qui conservent fréquemment une marge de capacité de traitement de la pollution organique, ont été proportionnellement moins renouvelées que celles de plus de 2000 EH, qui ont dû se mettre en conformité avec la règlementation, notamment au cours des dernières années. Elles connaissent cependant des dysfonctionnements, qui se traduisent le plus souvent par des pertes de boues chroniques ce qui impacte la qualité des milieux récepteurs. Au cours des années 1990 à 2008, les collectivités ont lancé des études de schéma directeur d assainissement (SDA) basées sur un diagnostic de l existant et visant à établir un programme de travaux d amélioration de leurs systèmes d assainissement et à définir les zonages d assainissement et pluviaux réglementaires. Ainsi ces SDA ont pu conduire les collectivités à prévoir la reconstruction de stations défaillantes ou ne répondant plus aux besoins vis-à-vis de la protection du milieu naturel, et la construction de nouvelles stations d épuration pour des bourgs ou des écarts zonés en assainissement collectif et qui n étaient pas équipés. Pour répondre à l objectif d atteinte de bon état des cours d eau visé par la directive cadre, les acteurs institutionnels (Etat, Région, Département, Agence de l eau, Union des maires) ont élaboré, dans le cadre du Plan Départemental de l Eau (PDE), le «Schéma Directeur d Assainissement de Seine-et- Marne». Cette étude a défini 49 systèmes d assainissement jugés prioritaires, au regard des objectifs Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 7

12 d atteinte du bon état des masses d eau, dont 57 % ont une capacité inférieure à EH. La mise en œuvre de ce schéma conduit les collectivités concernées à lancer les travaux nécessaires avant Ainsi, le choix technologique de traitement des eaux usées des petites collectivités s avère être une problématique très actuelle, alors que depuis quelques années, sont proposés des systèmes d épuration plus rustiques que les boues activées. C. Les différents procédés de traitement des eaux usées pour les petites collectivités 1) Qu appelle-t-on procédé rustique? Les procédés dits «rustiques» se caractérisent par une simplicité d exploitation nécessitant peu de technicité pour leur exploitation et limitant au maximum le recours à des équipements électromécaniques et des systèmes de gestion sophistiqués. Parmi eux, les procédés extensifs de traitement sont définis en opposition aux procédés intensifs de type «boues activées» ou «disques biologiques» par l utilisation d une surface d implantation plus importante. Les procédés rustiques font appel à des techniques simples de décantation et d autoépuration de l eau (lagunage) ou de filtration sur des matériaux granulaires (filtration sur sable avec ou sans végétation), ou encore à l épuration sur culture bactérienne fixée sur des matériaux inertes. Pour la suite de cette étude qui s intéresse préférentiellement aux procédés rustiques, la filière «boues activées» sera maintenue dans les analyses, à la fois parce qu elle continue de représenter une solution performante de traitement des eaux usées des petites collectivités et aussi à titre de comparaison avec les filières rustiques. 2) Les filières existantes Cette partie décrit les différents procédés de traitement des eaux usées, utilisés en Seine-et-Marne, et pour lesquels des fiches techniques sont consultables sur le site de l eau du Conseil général. a) Le lagunage L épuration est assurée par des bactéries aérobies et anaérobies. Le temps de séjour est un des principaux paramètres pour assurer le traitement. L oxygénation des bassins est assurée par la grande surface d échange gazeux entre l air et l eau, et par le phénomène de photosynthèse : la tranche d eau supérieure est exposée à la lumière et cela permet l apparition d algues qui produisent l oxygène nécessaire au développement des bactéries aérobies. b) Le filtre à sable Ce système épuratoire consiste à filtrer des eaux usées prétraitées (traitement primaire par décanteur-digesteur, fosse toutes eaux ou lagune de décantation) au travers d un milieu granulaire insaturé (présence d oxygène) sur lequel se fixe la biomasse épuratoire. Lagunage de Chevru EH Filtres à sable de Forges EH 8 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

13 c) Le filtre planté de roseaux Contrairement au filtre à sable, l alimentation du 1 er étage se fait directement avec des eaux usées brutes le plus souvent dégrillées. Cette filière de traitement est généralement constituée de deux étages en série. Il se forme alors une accumulation de boues sur le 1er étage. Le rôle principal des roseaux est d empêcher la formation d une couche colmatante en surface. Cette technique d épuration repose, comme pour le filtre à sable, sur les mécanismes de filtration superficielle et d oxydation de la pollution par les bactéries aérobies fixées sur le milieu granulaire. Filtre planté de roseaux de Sancy-les-Meaux d) Les disques biologiques Il s agit d un procédé de traitement aérobie à biomasse fixée. Les disques, partiellement immergés dans l effluent à traiter, servent de support pour la microfaune épuratrice (les boues). Leur mouvement de rotation assure à la fois le mélange et l aération. Généralement, l effluent est préalablement décanté et les boues qui se décrochent des disques sont séparées de l eau traitée par clarification (ou par filtres plantés de roseaux en variante). e) Le lit bactérien Cette filière consiste à alimenter en eau usée, préalablement décantée, un ouvrage contenant des matériaux (pouzzolane ou agrégats plastiques) servant de support aux micro-organismes épurateurs. La satisfaction des besoins en oxygène est obtenue par voie naturelle ou par aération forcée. Le biofilm biologique (les boues) qui se forme sur le matériau support, se décroche au fur et à mesure que l eau percole. Celui-ci est alors piégé au niveau d un décanteur secondaire (ou de filtres plantés de roseaux en variante). f) Les procédés mixtes L appellation «procédés mixtes» caractérise principalement une succession d étapes de traitement comportant au moins un filtre à sable ou un traitement utilisant des végétaux. Les filtres à sable et les filtres plantés de roseaux à étages verticaux ont des performances limitées pour la réduction des nitrates, et la rétention du phosphore. Le manque de techniques alternatives à la boue activée pour éliminer l azote global et le phosphore, ainsi que le renforcement des exigences bactériologiques, conduisent un certain nombre de constructeurs à proposer des combinaisons de technologies, c'est-à-dire, des procédés mixtes. La création de procédés mixtes peut également être adaptée à des projets de réhabilitation ou d extension de stations d épuration. Disques biologiques de Saints EH Lit bactérien de Mauperthuis EH Disques biologiques et Filtres plantés Saints Bourg EH Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 9

14 g) Les boues activées Le traitement des eaux usées est assuré dans un bassin d aération dans lequel les micro-organismes épurateurs (les boues) sont maintenus en suspension et reçoivent de l oxygène apporté par le système d aération (aérateur de surface ou insufflation d air). Les boues et l eau traitée sont ensuite séparées dans un clarificateur (ou décanteur secondaire). Lorsque la biomasse épuratrice est trop importante, les boues en excès sont extraites vers leur filière de traitement. h) Traitement complémentaire : la zone tampon boisée ou zone de rejet végétalisée Depuis 2010, certains projets de type filtres à sable plantés de roseaux qui assurent uniquement une nitrification et un traitement très partiel du phosphore sont associés à une zone végétalisée dont la fonction est le plus souvent de réduire le volume des rejets pendant la période d étiage, mais d autres objectifs peuvent aussi être recherchés: amélioration de la qualité du rejet, production de biomasse (taillis à courte rotation), valorisation écologique et aspect paysager. 3) Domaine d application Boues Activées et lits plantés Chapelle Rablais EH Zone tampon boisée de Bouleurs Chaque procédé est plus ou moins adapté à une gamme de capacité de traitement. Les domaines d application pour les procédés les plus courants en Seine-et-Marne sont fournis à titre indicatif dans le tableau suivant. On constate, depuis peu, une extension du domaine d application pour les «filtres plantés de roseaux». Ces domaines correspondent moins à des limites technologiques de traitement qu à des limites d usage, certains procédés, par exemple, étant particulièrement gourmands en espace, ce qui peut être pénalisant pour des projets de collectivités de taille conséquente ou situées dans des secteurs où le terrain est peu disponible. 10 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

15 Le tableau suivant reprend les principaux ratios de surface nécessaires par Equivalent Habitant : Procédé Surface nécessaire pour le traitement (m²/ EH) Surface nécessaire pour la station (m²/ EH) Lagunage 10 à Filtres plantés de roseaux 1 à 1,5 10 Filtre à sable 1,5 à 3 5 à 10 Lit bactérien 0,3 à 1 1 à 2,5 Disques biologiques 0,3 à 1 1 à 2,5 Boues activées 0,5 à 1 1 à 2,5 Extensif Intensif Pour une installation de EH la surface nécessaire en fonction du procédé retenu sera la suivante : Station de traitement de 1000 EH Surface nécessaire pour le traitement (m²) Surface nécessaire pour la station (m²) Lagunage Filtres plantés de roseaux Filtre à sable Lit bactérien Disques biologiques Boues activées Extensif Intensif La Zone de Rejet Végétalisée peut compléter le traitement. Celle-ci est fortement consommatrice d espace. Ainsi pour une infiltration complète une surface comprise entre 8 et 20 m²/ EH suivant la texture du sol est nécessaire (8 000 à m² pour EH). Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 11

16 II. Expertise technique et financière des dispositifs rustiques A. Le parc des stations d épuration de capacité inférieure à EH. Les dispositifs de capacité inférieure à 2000 E.H. ne représentent que 10 % de la capacité totale de traitement de l ensemble des stations du département, mais 70 % du nombre total d installations. Néanmoins, l impact de leurs rejets sur la qualité des petits cours d eau peut, dans certains cas, s avérer important. Filières Nombre de stations étudiées Moyenne d'âge Nombre d'analyses exploitées Nombre de bilans exploités Coefficient de charge moyen Boues activées ,52 Filtres plantés de roseaux ,33 Filtres à sable ,44 Lagunage aéré ,83 Procédés mixtes ,54 Lagunage naturel ,79 Disques biologiques ,12 Dans la gamme des installations de moins de 2000 EH, la filière «boues activées» reste majoritaire même pour la capacité inférieure à 500 EH où elle représente 35 % de cette catégorie alors qu il est avéré que l exploitation de ces ouvrages de petite taille devient très contraignante. Les autres procédés sont représentés à part égale entre les filtres à sable, les filtres plantés de roseaux, les lagunages naturels ou aérés. Les procédés mixtes sont encore en faible nombre ainsi que les disques biologiques. 12 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

17 (< EH) Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 13

18 La moyenne d âge des ouvrages par filière et l historique de leur mise en service reflètent l évolution des pratiques des maitres d œuvre et de la réglementation. Dans les années 1970 à 1980 prévalait un seul type de traitement : les boues activées, puis les lagunages naturels ou aérés ont complété le panel des dispositifs de traitement. Dans les années le procédé de filtres à sable a connu quelques succès, mais des contentieux liés au colmatage de la surface du premier lit ont discrédité cette filière et conduit au développement des filtres à sable plantés de roseaux dont le fonctionnement donne satisfaction jusqu à présent. La plus ancienne station de ce type date de 2003 et un accroissement du nombre de projets est observé depuis B. Le traitement des eaux 1) Les performances théoriques Pour compléter l analyse de la qualité du traitement obtenue sur l ensemble des installations en service dans le département, une analyse théorique des performances attendues suivant les procédés est indiquée dans le tableau ci-dessous. Le classement sur la qualité croissante des performances est donné à titre indicatif, suivant le contexte, l optimisation du choix est nécessaire. Concentrations résiduelles théoriques (mg/l) Filières DBO5 DCO MES NTK NGL Pt Boues activées 10 à à à 35 5 à à 20 1 à 2 Filtres plantés de roseaux 20 à à à à à 80 Filtres à sable à à 80 Disques biologiques 25 à à à à à 40 Lit bactérien à 60 Procédés mixtes à 40 Lagunage aéré à 60 Lagunage naturel à 60 Qualité 14 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

19 Rendements théoriques (%) Filières DBO5 DCO MES NTK NGL Pt Boues activées à à à à 80 Filtres plantés de roseaux Filtres à sable Disques biologiques à à 30 Lit bactérien à à 30 Procédés mixtes à à 40 Lagunage aéré à à à 30 Lagunage naturel à à à à 70 Qualité Les stations d épuration à boues activées, certes très performantes, sont déconseillées pour les capacités inférieures à 500 EH à cause des contraintes technologiques (taille limite du clarificateur) et de la gestion qui deviennent inadaptées et onéreuses par rapport aux autres procédés. Les filtres à sable sont mentionnés à titre indicatif. En effet, cette filière, suite à plusieurs contentieux liés à des colmatages de surface, a peu à peu été abandonnée au profit des filtres plantés de roseaux qui ne présentent pas ce type de dysfonctionnement. Les disques biologiques ont des performances qui devraient leur permettre d être mieux représentés sur le marché si le problème de la gestion des boues primaires et des boues biologiques n était pas aussi difficile. La solution mixte disques biologiques (sans décantation primaire mais avec un dégrilleur fin) et filtres plantés peut être un bon compromis en apportant une solution pour le devenir des boues ; il en est de même pour l association entre les lits bactériens et les filtres plantés. 2) Les performances mesurées en Seine-et-Marne Les deux graphiques ci-dessous indiquent, par filière, la concentration moyenne au rejet des installations en service sur le département. L analyse a été réalisée pour les stations dont le coefficient de charge polluante était supérieur à 20 % afin d éviter les distorsions liées à la sous charge. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 15

20 Les performances des systèmes boues activées sont, pour la plupart des paramètres, plus élevées que pour les autres filières alors que les analyses portent sur un grand nombre d installations et que leur moyenne d âge est de 32 ans. Cependant, pour l ensemble de ces dispositifs, le niveau de rejet autorisé peut varier de l ancien niveau e NK1 (traitement de l azote limité à 40 mg/l) pour les stations les plus anciennes, à un niveau plus poussé de 10 mg/l sur l azote réduit et de 15 mg/l pour l azote global (azote total et nitrates) pour les stations les plus récentes. Les performances des filtres à sables plantés sont excellentes pour la plupart des paramètres sauf pour l azote global. Les installations à filtres verticaux ne traitant que partiellement l azote, seule une nitrification est réalisée occasionnant un rejet de nitrates avec des concentrations élevées. Les lagunages naturels et les lagunages aérés (analyses sur eaux brutes) sont les moins efficaces en matière de réduction des concentrations de polluants, mais la réglementation pour ces dispositifs est moins contraignante et il n y a pas forcément conservation des volumes entre l entrée et la sortie (infiltration, évaporation, apport pluviaux). Les filtres à sable, dont la moyenne d âge est de 11 ans et donc relativement récents, ont des performances limitées par rapport aux boues activées. Ces dispositifs ne permettent qu une nitrification de l azote organique comme pour les filtres plantés, mais une nouvelle réalisation avec des filtres plantés verticaux a pour objectif de traiter l azote global. La filière disques biologiques n a pas été exploitée car il n existe qu une seule installation dans le département et elle est obsolète. Néanmoins, l installation utilisant ce procédé associé à des filtres plantés montre qu elle apporte une réponse intéressante aux collectivités. Concernant les rendements, ils sont médiocres pour les lagunes naturelles et aérées pour tous les paramètres. Les rendements d élimination de l azote global sont logiquement faibles pour les filtres à sables, plantés ou non. Ceux du phosphore sur les filtres sont voués à diminuer dans le temps une fois les matériaux filtrants saturés. 16 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

21 Compte tenu de la différence d âges des dispositifs, et du fait que le panel de stations est très inégal, une analyse des concentrations et rendements des deux filières présentant les meilleurs résultats a été réalisée, uniquement sur les installations de moins de 10 ans. Les filtres plantés s avèrent plus efficaces par rapport aux MES, à la DCO, et à la DBO5, c'est-à-dire les particules solides et les matières organiques. Par contre, ils ne peuvent rivaliser avec le procédé par boues activées pour l azote global et le phosphore. C est pourquoi, dans le cas où le niveau de rejet impose un traitement poussé sur ces deux derniers paramètres, ce type de filière ne peut être envisagé qu en lui associant un traitement complémentaire de type zone de rejet végétalisée. C. Le traitement des boues L épuration des eaux usées génère la production de boues contenant des matières minérales et des matières organiques. Une simple décantation des eaux usées génère des boues primaires non stabilisées. Les boues retenues sur les filtres bénéficient d une minéralisation qui améliore leur stabilité : les boues biologiques issues des filières boues activées ou disques biologiques sont soit stockées sous forme liquide ou déshydratées sur lits de séchage ou lits de sable plantés de roseaux ou déshydratées mécaniquement. Une boue est caractérisée par plusieurs paramètres : o La Consistance : C est une donnée obligatoire à connaître pour toute manipulation des boues. La consistance est un état physique dépendant en grande partie de la siccité. Boues liquides : siccité de 0 à 10 % Boues pâteuses : siccité de 10 à 30 % Boues solides : siccité de 30 à 100 % o Le taux de Matières Organiques, exprimé en termes de Matières Volatiles en Suspension (MVS) Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 17

22 Filière Production (g/hab./j) Production brute annuelle (Tonne/1 000 EH) Siccité Destination Coûts d'évacuation et de traitement ( / m3) Coût du suivi agronomique ( ) Coûts annuel d'élimination ( /1 000 EH) Selon les traitements d épuration appliqués, les boues ont des caractéristiques différentes : Traitement des boues Consistance Matières Volatiles Sèches Lit bactérien 2 à 5 % 60 à 70 % Lagunage naturel 5 à 10 % 30 à 60 % Boues déshydratées en station à boues activées Lit de séchage avec sable Lit de séchage sans sable 15 à 25 % 25 à 35 % 35 à 45 % > 65 % Lit planté de roseaux 15 à 25 % 50 % Silo liquide 2 à 6 % > 65 % Les boues sont le plus souvent valorisées en agriculture par épandage direct ou après compostage. La production a été estimée pour chaque filière à partir de données collectées lors des suivis agronomiques et recalculée pour une station de 1000 EH : Boues activées + Lits plantés de roseaux 38 à à 25 % Compostage Epandage 14, Boues activées + Silo 50 à à 6 % Epandage liquide Boues activées + Lits de séchage 50 à à 45 % avec sable inclus Epandage Centre d enfouissement technique Compostage Filtres plantés de roseaux à 67 % Epandage Compostage Filtres à sable 15 à à 6 % Retraitement en centre spécialisé 30 inclus dans le retraitement 5475 Lagunage naturel 43 à à 10 % Epandage Lagunage aéré 31 à à 10 % Epandage Disques biologiques 30 à à 6 % - Retraitement vers un centre spécialisé 30 inclus dans le retraitement Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

23 La filière boue activées avec lits plantés de roseaux est encore récente et le nombre de données reste insuffisant ; cependant, la minéralisation partielle des boues est réelle. De même, la quantité et la siccité des boues évacuées de la filière filtres plantés mériteraient un suivi de plus longue durée pour disposer de chiffres plus rigoureux. La quantité et la qualité des boues issues des lagunages sont bien connues compte tenu du nombre d opérations effectuées. La production réelle a été calculée annuellement pour une évacuation tous les quinze ans. D. Performances énergétiques Les consommations électriques des différentes filières, la majorité étant celles en boues activées, ont été analysées en fonction de la classe de capacité pour l année L exploitation des données sur l ensemble du parc des stations d épuration du département révèle deux anomalies de fonctionnement : o Les fortes valeurs observées pour le lagunage naturel correspondent à deux unités de 1000 et 2000 EH alimentées par des postes de relèvement recevant beaucoup d eaux claires parasites. o La consommation électrique des lagunages aérés, anormalement élevée, est liée à la suraération des bassins et à un choix des exploitants de régler les temps d aération en fonction des résultats des tests azote et nitrate du rejet, au lieu de suivre le potentiel redox en aval de la lagune aérée. Les autres résultats sont en corrélation avec la nature des filières de traitement. Les boues activées, dont l oxygénation du bassin d aération représente 80 % de la consommation électrique du système, sont énergivores. La station de 250 EH équipée en disques biologiques consomme moins d énergie mais cette station est ancienne, vétuste et très peu performante. La consommation électrique des lagunages naturels comme des filtres à sable et des filtres plantés de roseaux est surtout celle des postes de relèvement qui alimentent les ouvrages. Compte tenu des terrains disponibles, il est en effet assez rare de pouvoir utiliser la seule topographie pour alimenter par bâchées les différents étages de filtration de l eau. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 19

24 E. Capacité vis-à-vis des surcharges hydrauliques Le graphique ci-contre représente les anomalies de collecte des réseaux d assainissement unitaires et séparatifs et les surcharges hydrauliques pour les stations d épuration suivant leur capacité. Les anomalies de collecte et de fonctionnement des réseaux sont réparties de façon homogène sur les réseaux par classe de capacité des ouvrages pour les réseaux unitaires et séparatifs. Il est normal de ne pas constater d anomalie de collecte des eaux claires météoriques sur les réseaux unitaires, mais anormal de constater la présence d eaux claires parasites permanentes, ces dernières proviennent de défauts de structures des collecteurs qui drainent ainsi la nappe phréatique superficielle ou assure le ressuyage des terrains privatifs ou collectifs pendant les quelques jours succédant aux précipitations. De même, on constate que pour les 64 réseaux majoritairement unitaires, seuls 22 bassins d orage permettent de stocker les premiers flots très chargés en matières décantables et polluantes et de les traiter en différé dans les stations d épuration. L effort de création de bassin d orage pour ces réseaux unitaires est cependant significatif. Cela devrait être une priorité par rapport aux travaux de réhabilitation des réseaux préconisés dans les schémas directeurs même si leur dimensionnement est délicat. Cette priorité permettrait de résoudre les rejets au milieu naturel des dépôts stockés dans les réseaux par temps sec et déstockés par autocurage lors des événements pluvieux. Le mauvais état des réseaux séparatifs sur 86 % du parc des stations d épuration de moins de 2000 EH révèle l ampleur des restructurations à réaliser, soit pour éliminer les eaux claires parasites permanentes (ECPP) qui ont la même origine que pour les réseaux unitaires, soit pour éliminer les eaux de collecte des eaux pluviales provenant des propriétés privées. Le contrôle des branchements des particuliers devrait être effectué avec une fréquence décennale ce qui est rarement le cas. Le plus souvent, le contrôle a lieu lors des ventes de biens immobiliers. Les procédés de traitement étudiés dans ce document supportent plus ou moins facilement les surcharges hydrauliques issues des réseaux de collecte : o Boues activées : la collecte d eau claire parasite a tendance à entraîner des dysfonctionnements sur les caractéristiques des boues (développement de bactéries filamenteuses) pénalisant la décantation des boues. La collecte d eau pluviale, en cas d absence de bassin d orage peut rapidement entraîner des départs de boues avec l effluent épuré. o Disques biologiques : la collecte d ECPP, si elle reste dans des proportions acceptables à peu d impact, l apport d eau pluviale non régulé peut entraîner un lessivage des ouvrages 20 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

25 Filtres plantés de roseaux : cette filière peut supporter une certaine surcharge tout particulièrement au niveau des ECPP, par contre un apport non régulé d eau pluviale peut entraîner le noyage des filtres ce qui, en cas de durée trop longue, entraîne son asphyxie. Une des solutions, lorsque la nature des réseaux est connue, est de surdimensionné certains ouvrages. Néanmoins, la présence de réseau unitaire oblige en toute rigueur l installation d un ouvrage de régulation de type bassin d orage. Le lagunage naturel est par contre mieux adapté pour recevoir une surcharge hydraulique conséquente par temps de pluie sans modification de son dimensionnement. Cependant, dès que le temps de séjour est constamment dépassé, la qualité du traitement, déjà peu comparable à celle des autres filières, est dégradée. F. Les enjeux financiers 1) Coûts d investissement Le tableau ci dessous est réalisé sur la base du suivi des coûts d investissement des stations d épuration, construites en Seine-et-Marne au cours des quinze dernières années. Le coût a été corrigé de l inflation pour les stations les plus anciennes. Pour les boues activées avec lit de séchage ou silo, les coûts ont été estimés à partir d opérations ponctuelles récentes de création de lits et de silos de stockage en génie civil. Filière nombre de stations < 500 EH 500 à EH à EH moyenne Boues activées - Lits plantés Boues activées - Silo Boues activées - Lits de séchage Filtres à sable Filtres plantés de roseaux Lagunage naturel Lagunage aéré Procédés mixtes Disques biologiques L estimation des coûts d investissement pour les lagunages a été plus délicate, compte tenu de l absence de mise en service depuis le début des années Quelques créations récentes réalisées en d EHors du territoire ont servi de référence. La filière boues activées avec lits plantés de roseaux a été analysée à partir de quinze réalisations, mais pour l ensemble des systèmes, si la plupart concerne des lits en béton, certains d entre eux sont étanchéifiés par des géomembranes et sont deux fois moins onéreux. Ces derniers occupent une surface au sol plus importante et le risque de détérioration lors du curage est réel. Les premiers ont un coût moyen de 475 /m², les seconds de 341 /m². Les recommandations du SATESE à destination des maitres d œuvre pour la mise en place de ces lits plantés sont jointes en annexe. 2) Coût d exploitation hors amortissement Les coûts d exploitation ont été estimés à partir de données concernant des installations gérées soit en régie, soit en prestation de service, soit en affermage. Devant les difficultés rencontrées pour homogénéiser le panel, pour chaque filière, il a été retenu les points suivants : Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 21

26 o le temps de disponibilité du personnel o la consommation électrique pour une station à mi charge o le coût pour les mesures d autosurveillance o le coût d entretien des organes électromécaniques o le coût d enlèvement des boues suivant la production théorique de chaque filière et suivant leur destination (épandage, compostage, retraitement) o le coût de renouvellement des pompes et autres dispositifs mécaniques La filière lit bactérien inexistante en Seine-et-Marne sauf en association avec des filtres plantés n a pas été analysée. Le coût pour les disques biologiques a été calculé pour une élimination des boues primaires et secondaires comme matières de vidange avec un coût de retraitement élevé. Dans le cas d une association disques biologiques et filtres plantés, le coût de traitement des boues est alors réduit. Filières Coûts d'exploitation ( /an/1 000 EH) ( /an/ EH) ( /30 ans/1 000 EH) Filtres Plantés de roseaux Boues Activées - Lits Séchage Lagunage Aéré Lagunage Naturel Boues activées - Lits Plantés Disques Biologiques Boues Activées - Silo Filtres à Sable Procédés Mixtes ) Coût du foncier Filière (1 000 EH) Surface de traitement (m²) Emprise globale (m²) Prix du global foncier 1 en 2011 ( HT) Part du foncier dans le prix total du projet Lagunage ,0 % Filtres plantés de roseaux ,1 % Filtre à sable ,8 % Lit bactérien ,6 % Disques biologiques ,6 % Boues activées - lits plantés ,3 % Boues activées ,4 % Zone de rejet végétalisée ,1 % 1 Base : Prix terre agricole HT l hectare en Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

27 4) Comparaison du coût d investissement et des coûts d exploitation Le coût d exploitation hors amortissement des ouvrages de traitement a été mis en perspective pour une période de trente ans, qui devrait être la durée de vie d une installation d assainissement. Il apparait clairement une distinction entre les boues activées, les disques biologiques et les autres procédés. Il y a un effet cumulatif d un coût d investissement globalement plus élevé que les autres filières et d un coût d exploitation globalement plus élevé. Néanmoins, dans les cas où les normes de rejet sont particulièrement élevées, il s agit d un passage obligé pour les collectivités. A contrario, dans de nombreux autres cas, ce constat doit amener la réflexion sur le choix de futures installations. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 23

28 III. Etudes de cas en Seine-et-Marne A. Filtres à sable plantés et zone tampon boisée à Bouleurs 1) Présentation et objectif Cette station d épuration de type «filtres à sable plantés de roseaux» à deux étages en écoulement vertical, a été complétée par une zone tampon boisée, compte tenu de la disponibilité du terrain de l ancienne station détruite lors de l opération. Le niveau de rejet autorisé impose un traitement de l azote réduit de 15 mg/l. Elle a été mise en service en août L étude réalisée en août 2011 avait pour objectif de déterminer les performances de cette filière d épuration. En effet, une dizaine de projets avec des zones de rejet végétalisées sont en cours d étude dans le département, mais le fonctionnement et Zone de rejet végétalisée Bouleurs EH l efficacité de ces traitements complémentaires sont encore mal cernés. Le principal intérêt attendu pour ces dispositifs est de réduire ou de supprimer les rejets pendant la période d étiage du milieu récepteur. La station de Bouleurs est l un des premiers dispositif de ce type, en service dans le département. 2) Caractéristiques du système d assainissement Caractéristique du dispositif de Bouleurs Réseau de collecte Procédé de traitement Capacité d épuration Zone tampon boisée 100 % séparatif Filtres à sable plantés de roseaux à 2 étages EH 2 séries en parallèles de 4 noues 3) Mesure de charge La station reçoit 26 % de la charge nominale. La qualité des rejets obtenue respecte le niveau de rejet autorisé. La nitrification de l'azote est observée et le rendement d élimination du phosphore de 34 % correspond à la capacité d absorption des matériaux filtrants. 4) Fonctionnement de la zone tampon boisée Le suivi de la zone tampon boisée (ou zone de rejet végétalisée) a permis de déterminer que la majorité des eaux traitées est infiltrée dans le sol et que l évapotranspiration par les plantes et l évaporation de l eau sont très restreintes. L objectif de réduire le débit du rejet au milieu naturel superficiel est atteint. Cependant, on n observe aucune modification significative de la qualité de l eau liée au dispositif complémentaire, l implantation végétale étant encore relativement récente. 5) Préconisations Lors des futurs projets de zones de rejet végétalisées, il serait souhaitable de réaliser au préalable un certain nombre d essais de sol de type Porchet et de prévoir l installation de piézomètres pour suivre la qualité de l eau dans le sol. 24 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

29 B. Filtres plantés superposés de type Ecofiltre à Beautheil 1) Présentation La station d épuration des hameaux de Villers et des Parichets de la commune de Beautheil a été mise en eau en novembre Elle remplace un dispositif d épuration obsolète traitant les eaux usées du hameau de Villers. Le procédé épuratoire retenu par la commune est de type bi-filtre planté de roseaux. Celui-ci a été construit par l entreprise Jean VOISIN qui a déposé un brevet sous le nom commercial d Ecophyltre. Ce filtre vertical présente la particularité d être constitué de deux niveaux filtrants à base de Mayennite. Ce granulat est obtenu par l expansion à C de schistes et dispose d une surface spécifique plus grande que celle des sables et des graviers utilisés classiquement dans la conception des filtres plantés de roseaux à deux étages de traitement. Ecophyltre de Beautheuil Villers EH Ce dispositif est le premier de ce type dans le département. 2) Caractéristiques principales Caractéristique du dispositif de Beautheil Réseau de collecte Procédé de traitement Capacité d épuration 100 % séparatif Réseau d eaux usées neuf pour le hameau de Villers Raccordement du hameau des Parichets prévu en 2012 Bi-filtre planté de roseaux 180 EH (72 hab. raccordables) Niveau de rejet Prescriptions minimales de l arrêté du 22 juin ) Résultats de la mesure d efficacité Cette mesure a été réalisée en septembre Les performances minimales garanties par le constructeur Jean VOISIN sont toutes atteintes. Les prescriptions minimales de l arrêté du 22 juin 2007 sont respectées. La station a fonctionné à 24 % de sa charge hydraulique et à 35 % de sa charge polluante exprimée en DBO5. Paramètre Résultats Jour 1 Résultats Jour 2 Arrêté du 22 juin 2007 Garanties entreprise C (mg/l) Rend. (%) C (mg/l) Rend. (%) C (mg/l) Rend. (%) C (mg/l) Rend. (%) DBO % % 35 mg/l 60 % 25 mg/l 93 % DCO % % 60 % 125 mg/l 85 % MES % % 50 % 30 mg/l 93 % NK % % 60 % Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 25

30 C. Lagunage et filtres plantés verticaux à Pézarches 1) Présentation et objectifs Le procédé de traitement des eaux usées par lagunage naturel créé au début des années 90 a été complété en septembre 2009 par 3 casiers de filtres à sable plantés de roseaux à écoulement vertical. L objectif de ce traitement de finition était d améliorer le niveau de rejet vis-à-vis des matières en suspension (notamment microalgues), de la pollution carbonée et d affiner la nitrification des effluents. 2) Caractéristiques du système d assainissement Caractéristique du dispositif de Bouleurs Filtres à sable Pézarches EH Réseau de collecte Procédé de traitement Capacité d épuration 100 % séparatif Avec rejet discontinu des éluâts de dénitratation d une usine d eau potable Lagunage naturel par 3 lagunes + filtres à sable plantés de roseaux 500 EH 3) Mesure de charge Le coefficient de charge polluante du dispositif est voisin de 44 % en NTK et de 28 % en DBO5, en d EHors des périodes de rejets d éluât de l usine de traitement d eau potable qui peuvent ponctuellement doubler la charge polluante à traiter. Le lagunage permet l obtention d un niveau de rejet caractéristique de ce type de filière avec un traitement partiel de l azote ammoniacal et une teneur en matières en suspension relativement élevée, en raison du développement normal de microalgues photosynthétiques qui permettent de maintenir le milieu en aérobiose. 4) Fonctionnement du traitement de finition Le traitement tertiaire par filtration verticale permet d améliorer la qualité du traitement vis-à-vis de l azote ammoniacal et de la DBO5. En revanche, les rendements et teneurs obtenus sur la DCO brute et les matières en suspension sont plutôt décevants et inconstants. Le temps d infiltration à la surface des filtres est très rapide et la porosité des matériaux de filtration ne permet pas une rétention constante des microalgues issues du lagunage. Il est possible que la rétention des MES s améliore avec le temps, au fil du colmatage naturel des filtres. 5) Préconisations L efficacité de ce type d association de procédés de traitement est discutable et très certainement fluctuante au cours de l année. La plantation des filtres à sable n a guère de plus-value. La gestion de l alimentation des filtres peut s avérer difficile en période estivale en raison de l évaporation et de l infiltration dans les lagunes réduisant les débits rejetés. C est pourtant à ces périodes que l impact des rejets des stations d épuration sur les milieux récepteurs est le plus sensible. Ce type d association reste applicable pour de petites capacités avec des charges hydrauliques journalières raisonnables pour éviter d avoir un surdimensionnement des casiers de filtration par rapport aux conditions de temps sec. 26 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

31 D. Filtres plantés vertical puis horizontal à Brie-Comte-Robert 1) Présentation et objectifs Ce dispositif du Lycée agricole Le Bougainvilliers, mis en eau en janvier 2010, est alimenté par un réseau d'assainissement court, entièrement neuf et de nature séparative. Après un relevage des effluents et leur dégrillage, le traitement s'effectue gravitairement en trois étapes principales : o Rétention des matières en suspension et première nitrification des effluents sur un des trois casiers du premier étage de filtration o Dénitrification des effluents en sein du deuxième étage de filtration horizontale o Poursuite de la rétention des matières particulaires et du traitement de l'azote ammoniacal sur le troisième étage de filtration verticale et recirculation d une partie des eaux traitées vers le deuxième étage pour optimiser le traitement des matières azotées. 2) Caractéristiques du système d assainissement Deuxième étage horizontal Bougainvilliers 500 EH Caractéristique du dispositif de Bouleurs Réseau de collecte Procédé de traitement Capacité d épuration 100 % séparatif Vertical, horizontal, vertical avec recirculation du rejet vers le deuxième étage 550 EH 3) Qualité des eaux traitées Elle est excellente sur tous les paramètres. Le niveau de rejet est largement respecté et l amélioration par rapport à l ancien dispositif de type «boues activées», indiscutable. Le débit moyen traité peut être estimé à 22 m³/j environ avec cependant des variations conséquentes. Le dispositif se situe donc en moyenne à 27 % de sa charge hydraulique nominale. L épuration des matières carbonées, azotées (y compris dénitrification) est poussée. La rétention des matières phosphorées est à considérer avec prudence, étant donnée la mise en eau récente du dispositif (janvier 2010) et des phénomènes temporaires d absorption qui sont connus. Le premier étage permet un abattement notable de la pollution particulaire et des matières organiques et un début de nitrification. L abattement des matières carbonées, particulaires et la nitrification se poursuivent dans le deuxième étage, certainement en raison du mode d alimentation des effluents qui permet un apport d oxygène dans le filtre. Il n y a pas de dénitrification évidente lors de cette étape du traitement. Ce filtre fonctionne en milieu saturé en eau, mais n est pas, de par sa conception et son alimentation, conçu comme un filtre horizontal traditionnel. Le dernier étage affine l abattement de l azote ammoniacal avant rejet et induit par la même occasion un résiduel en nitrates plus élevé qu en sortie d étage 2. Ce type de procédé est particulièrement bien adapté au réseau séparatif, mais nécessite des emprises foncières importantes. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 27

32 IV. Guide méthodologique pour la mise en œuvre des filières rustiques A. Les étapes de mise en œuvre d un projet d assainissement La collectivité au début du projet de réhabilitation du système d assainissement doit s attacher les services d un Assistant à maîtrise d ouvrage. Une collectivité éligible à l Assistance Technique Départementale et ayant signé une convention avec le Conseil général peut faire appel au SATESE pour lancer cette première opération. La mission qui lui est dévolue comporte plusieurs volets : o Définition du projet de la station d épuration avec vérification des filières de traitement de l eau par rapport à la sensibilité du milieu récepteur, à la réglementation et à la destination des boues retenue. Il propose au comité de suivi composé de la collectivité, des représentants des financeurs et des services de la police de l eau, le dimensionnement et l estimation de l enveloppe financière. Il propose et organise le programme de remise à niveau du réseau d assainissement et de la station. o Elaboration du dossier Loi sur l eau qui définit le niveau de rejet qui sera retenu. La MISEN (Mission Interservices de l Environnement) est associée dès les études préalables pour aider à la constitution du dossier d autorisation ou de déclaration. Lors de travaux de création ou d extension d une station d épuration, le dossier de déclaration ou d autorisation des rejets de la future installation est un élément clef de la procédure réglementaire. Ce document définit la quantité de pollution à traiter et le niveau de qualité des eaux traitées vis-à-vis du milieu naturel. A partir de cette autorisation, le niveau de rejet et donc le procédé de la station d épuration sont déterminés. Cette déclaration est présentée pour l ensemble du système de collecte/épuration des eaux usées. Elle concerne : la station d épuration mais aussi le ou les déversoirs d orage et le bassin d orage dans le cas d un réseau d assainissement unitaire, ce qui est le cas le plus fréquent en Seine-et-Marne. Le cadre réglementaire défini dans le Code de l environnement fixe les conditions de déclaration ou d autorisation. (Articles L214-1 à L et les articles L à L122-3). Ce dossier de déclaration évalue l incidence du projet sur le milieu aquatique, en quantité et en qualité en fonction du procédé mis en œuvre. Cela se traduit par une étude d impact ou une notice d impact qui justifie l incidence du rejet de la future station d épuration par rapport à l objectif de bon état de la masse d eau réceptrice. Le niveau de rejet est fortement corrélé au débit à traiter et au débit de la rivière. Suivant les cas, le niveau de traitement de l azote et du phosphore peut être plus ou moins exigeant, il en découle le procédé de station le plus adapté (par exemple : les filtres à sables plantés de roseaux ne permettent pas un traitement poussé de l azote et du phosphore). Ainsi, malgré la tendance ressentie au cours de ces dernières années, les filières les plus rustiques ne sont pas toujours les mieux adaptées. o Etude technico économique sur les filières de traitement et d élimination des boues et en option l étude préalable à l épandage des boues. o Assistance pour le choix du terrain d implantation des ouvrages. 28 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

33 Suivant le niveau de rejet défini dans le dossier loi sur l eau, un procédé d installation de traitement est défini. Le choix du terrain est très important par rapport aux disponibilités foncières de la collectivité. Les différents éléments à prendre en compte sont les suivants : Surface nécessaire par rapport à la filière de traitement choisie. Eloignement des habitations les plus proches à une distance minimum de 100 mètres souhaitable. Orientation des vents dominants. Terrain de préférence en zone non inondable et caractéristique du sous-sol le moins contraignant vis-à-vis du projet (attention au surcoût pour des fondations spéciales). Accessibilité (voirie, arrivée des fluides : eaux, énergie électrique, téléphone) Distance par rapport au milieu naturel mais également par rapport à la zone à assainir. Proximité de massif arboré dans le cas de filière de types filtres plantés de roseaux à éviter pour limiter le phénomène de développement non uniforme des roseaux. o Consultation des prestataires comme le CSPS, le contrôleur technique ou le bureau d études spécialisé pour le diagnostic amiante. o Consultation des prestataires pour les levés topographiques et les études géotechniques des sols. o Elaboration du dossier de consultation pour le choix du maître d œuvre des travaux à réaliser pour la station et les réseaux et éventuellement assistance jusqu à la fin de la mission du maître d œuvre dans le cas de projets complexes. La mission du Maître d œuvre consiste à assurer la conception et le suivi des travaux, dans le cadre d un appel d offres : o L établissement des études d avant-projet (AVP), o Les études de projet (PRO), o L établissement des dossiers de demande de subventions, o L assistance au maître de l ouvrage pour la passation des contrats de travaux (ACT), dans le cadre d un appel d offres, o Le visa des études d exécution et de synthèse (examen de la conformité au projet des études) (VISA), o La direction de l exécution des contrats de travaux (DET), o L assistance au maître de l ouvrage lors des opérations de réception et pendant la période de garantie de parfait achèvement (AOR), o La consultation pour le choix du prestataire réalisant les essais de garantie. Suivant le type de procédé d épuration, la mission PRO du maitre d œuvre peut être écartée. En effet, souvent le projet du maitre d œuvre est repris par le constructeur et parfois la solution retenue est la variante du constructeur, qui lui s engage sur le niveau de rejet demandé. La dernière étape du processus consiste à choisir le Constructeur qui devra répondre sur la solution de base définie par le maitre d œuvre ou sur une solution variante quand celle-ci est autorisée. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 29

34 B. Les critères d aides à la décision pour le choix des filières Les éléments d aide à la décision pour choisir le procédé le mieux adapté au projet envisagé sont multiples : techniques, financiers, et humains. Il est nécessaire en premier lieu de créer un comité de pilotage (collectivité, financeurs, police de l eau, assistant à maitrise d œuvre ) qui accompagnera les élus dans l élaboration de leur projet. Ensuite, le choix d un maitre d œuvre reconnu et d une entreprise spécialisée dans le domaine du traitement des eaux usées complétera la bonne réalisation du projet. Indépendamment du choix de filière, il est souhaitable de bien choisir le terrain du futur emplacement et de ne pas seulement faire ce choix par défaut. Il est souvent préférable en cas de rénovation d un dispositif de reconstruire l intégralité de la station d épuration plutôt que d essayer de réutiliser des ouvrages existants. Le choix d un procédé est dépendant de plusieurs facteurs et pour commencer, le principal est l autorisation réglementaire de rejet qui fixe la quantité de pollution à traiter et la qualité du déversement au milieu naturel. Les autres éléments de choix abordés dans le présent document sont les suivants : o Performances en concentration et en rendement des procédés pour les différents paramètres o Consommation énergétique o Quantité et qualité de boues produites suivant la filière et destination de celles-ci o Contraintes olfactives et sonores o Emprise foncière, bien que celle-ci soit peu contraignante en milieu rural o Contrainte de la technicité de l exploitation et du coût d exploitation sur 30 ans o Coût d investissement et coût de fonctionnement Ce document rédigé en 2012 donne une image des procédés d assainissement à cette date surtout pour les coûts d investissements et d exploitation pour la Région Ile-de-France. De nouvelles approches techniques sont en cours d études comme celles menées par le groupe de travail sur l'evaluation des Procédés Nouveaux d'assainissement des petites et moyennes Collectivités (EPNAC) qui a pour but d'acquérir, de mutualiser et de diffuser les connaissances sur les procédés de traitement des eaux usées des petites et moyennes collectivités notamment sur les filières mixtes. Le tableau suivant présente les avantages et inconvénients de chaque procédé : 30 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

35 Boues activées Aération prolongée Filtres plantés de roseaux Filtres à sable Disques biologiques Lit bactérien Lagunage aéré Lagunage naturel Filière Avantages Inconvénients - Exploitation aisée - Consommation électrique faible - Adaptation à un réseau unitaire recevant beaucoup d'eaux claires parasites - Moins de rejet en période d'étiage associé à une régularité des débits rejetés - Exploitation aisée - Acceptation des variations de charges organiques et hydrauliques - Moins de surface que la lagune naturel - Filière compact - Gestion plus simple par rapport à un bassin d'aération - Peu de consommation électrique - Association possible avec les filtres plantés de roseaux - Bonne intégration paysagère - Exploitation aisée - Association possible à une filière de type filtres plantés de roseaux - Possibilité d'augmenter la capacité (batterie de disques) - Faible consommation électrique - Bonnes performances épuratoires - Technicité d'exploitation plus facile - Coût d'investissement moindre compte tenu de la rusticité des ouvrages - Bonne performances épuratoires notamment sur les matières particulaires, organiques et azotées - Peu de consommation électrique - Moins sensibles aux à-coups hydrauliques - Bonne intégration paysagère - Performances épuratoires poussées notamment nitrification/dénitrification - Technologie bien maîtrisée - Filière compacte - Progrès dans l'intégration paysagère - Curage des boues stockées dans la lagune coûteux - Performances limitées sur l'azote et le phosphore - Pérennité de l'étanchéité des bâches des lagunes - Entretien des abords contraignant - Développement de micro-algues et concentration élevée en DCO et MES - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une boue activée lié à la minéralisation - Forte consommation électrique - Performances épuratoires réduites sur l'azote et le phosphore - Pérennité de l'étanchéité des bâches des lagunes - Développement de micro-algues et concentration élevé en DCO et MES - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une Boue Activée lié à la minéralisation - Sensibilité aux surcharges hydrauliques - Risques de colmatage du massif filtrant - Hauteur importante pénalisant l'intégration paysagère - Traitement incomplet de l'azote et pas de traitement du phosphore - Obligation d'un prétraitement par dégrillage fin des eaux usées avant passage dans l'unité biologique - Régulation hydraulique à prévoir pour éviter toute surcharge - Procédé de traitement "mécanisé" nécessitant une maintenance - Traitement incomplet de l'azote et du phosphore - Risques de colmatage important - Nécessité d'un traitement primaire - Sensibles aux surcharges hydrauliques - Surface importante associée à un choix de sable déterminé avec précaution - Temps d'exploitation plus conséquent (ratissage) - Traitement partiel de l'azote et du phosphore - Odeurs - Demande beaucoup de précautions à la mise en œuvre - Entretien au début de la mise en service notamment désherbage manuel des filtres lors du démarrage - Pas de traitement de l'azote global pour les filtres verticaux (mais des progrès récents) et partiel du phosphore - Résiduel en métaux lourds plus important que pour une Boue Activée lié à la minéralisation - Présence de déchets de plastique dans la boue en absence de dégrillage efficace - Prévoir une zone déboisée suffisante autour des filtres - Consommation électrique élevée - Coût d'investissement et d'exploitation élevé - Exploitation technique plus délicate - Risques de dysfonctionnements importants (panne matériel, gel, pollution, ) - Sensibilité aux à-coups hydrauliques - Odeurs Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 31

36 Annexes A. Etude de la STEP de type filtres à sable plantés et zone tampon boisée de Bouleurs Cette station d épuration est du type «filtres à sable plantés de roseaux complétés par une zone tampon boisée». Elle a été mise en service en aout Elle a fait l objet d une mesure d efficacité du 23 au 24 Aout Caractéristiques du système d assainissement Réseau de collecte : séparatif 100 % Procédé de traitement : filtre à sable planté de roseaux Capacité d épuration : 1500 Equivalents Habitants Polluante temps sec : 90 kg de DB05/j (60 g/hab/j) Capacité hydraulique : 225 m³/j temps sec Description des ouvrages de traitement Dégrilleur automatique vertical Poste de relèvement : Deux pompes de relèvement assurent la reprise des eaux usées dégrillées vers les deux séries de filtres du premier étage. Les pompages sont alternés vers chaque file. Filtres à sable plantés de roseaux : Premier étage Filtres : 6 casiers de 289 m², soit 1734 m² Les eaux traitées du premier étage s écoulent gravitairement vers deux réservoirs de chasse qui alimentent alternativement chaque semaine les 2 lits en service. Filtres à sable plantés de roseaux : deuxième étage Bâchées : 1 bâchée de 5.4 m3 théorique Filtres : 4 casiers de 289 m², soit 1156 m² Comptage aval : canal venturi Bamo Zone tampon boisée Elle est constituée de 2 séries en parallèle de 4 noues. Les noues sont alimentées par l'intermédiaire de 2 fossés latéraux dans lesquels des regards sont équipés chacun d'une r EHausse réglable. En cas de surdébit ou de défaut d'infiltration, une noue supplémentaire permet d'envoyer les eaux au ru. Chaque radier est recouvert de graviers où sont implantées des plantes aquatiques, et des arbustes ont été plantés sur les talus des bassins. Mesure de charge Le flux collecté représente 615 Equivalents Habitants en tenant compte de la DBO, alors que la population raccordable s élève à 1020 habitants. La station reçoit 26 % de la charge nominale. 32 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

37 Qualité des rejets Rejets Garantie constructeur Mercredi MES 35 mg/l 4 mg/l DBO 5 25 mg/l 4 mg/l DCO 125 mg/l 62 mg/l NK 15 mg/l 2 mg/l NGL Valeur non imposée 15 mg/l 51 P tot Valeur non imposée 2 mg/l 7 La nitrification de l'azote est observée et le rendement d élimination du phosphore de 34 % est faible mais correspond à la capacité d absorption des matériaux filtrants. Fonctionnement des filtres : les chiffres clefs Capacité de la station : 225 m3/j et débit de pointe 26.1 m3/h Débit lors de la mesure : 92 m3/j et débit de pointe horaire 9.62 m3/h étage Rendement du premier étage etage 1 etage 2 surface unitaire m2 charge hydraulique charge hydraulique surface jour m m/h m/j m/h m/j Prévue 0,09 0,39 0,12 0,39 Mesurée 0,02 0,17 0,02 0,17 FLUX (kg/j) TRANCHES DEBIT MES DBO5 DCO M.O. DBO5 DCO ph NK NH4 + NO3 - NGL P tot HORAIRES en m3 ad2h ad2h eb eb en N en N en N en N en P FLUX AMONT 92,0 36,7 25,6 59,9 37,0 36,9 79,7 0,7 8,9 6,5 8,9 1,0 flux aval premier étage 98,2 3,7 2,5 13,5 6,1 3,0 19,3 0,8 2,7 1,7 2,5 5,1 0,7 RENDEMENTS 90% 90% 78% 83% 92% 76% 70% 43% 33% L abattement de charge obtenu au niveau du premier étage est important pour les paramètres carbonés et plus faible pour l azote et le phosphore. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 33

38 Fonctionnement de la zone tampon boisée surface en eau surface plantée surface cailloux et plantes total 869 m2 217 m2 76 m m2 pas de rejet 45 m2 bassin D bassin m2 93,5 m2 15 m2 20 m2 2 bassin C bassin m2 212 m2 ru de Vignot 3 bassin B bassin 2 11 m2 90 m2 116 m2 1 bassin A bassin 1 96 m2 66 m2 15 m2 source 3,6 m3/j repartition canal de comptage eaux traitées 98,2 m2/j piézo 1 niveau a sec 2 a sec B3 70 cm sous le niveau du sol D4 140 cm sous le niveau du sol La répartition hydraulique Le débit journalier reçu de 102 m3/j (eau traitée + source) et qui ne ressort pas au rejet est soit évaporé par la surface en eau, soit capté par la végétation, soit infiltré dans le sol. C es trois paramètres ont donc été estimés. La perméabilité des sols a été mesurée lors de la réalisation du projet par Geo-Sigma. Deux points ont été retenus par rapport aux six points initiaux dans la zone tampon boisée et par rapport à la profondeur de test. forage Profondeur en m Perméabilité en m/s P L moyenne Pour cette perméabilité et la surface en eau, la capacité d infiltration est estimée à 823 m³/j. Un essai d évaporation dans un bac de surface connu a été mené en parallèle des mesures. L évaporation mesurée était de 4.7 mm/j, soit pour la surface en eau des bassins, un volume de 5.4 m3/j. Enfin la superficie occupée par les roseaux de type carex dont l évapotranspiration est connue dans la littérature (5 à 13 l/m2) a été estimée à 135 m2 en Août. Le volume estimé consommer par ces roseaux qui étaient prépondérants par rapport aux autres végétaux (encore peu développés) s élève à 1.3 m3/j. 34 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

39 En conclusion pour obtenir une limitation des rejets au milieu naturel, il semble que le paramètre le plus important soit celui de la capacité d infiltration des sols. Lors des projets de zone tampon boisée ou zones de rejet végétalisées, il sera souhaitable de réaliser un certains nombre d essais Porchet préalables, de prévoir également des piézomètres pour suivre la qualité de l eau dans le sol. Le suivi de la zone tampon boisée ou zone de rejet végétalisée a permis de déterminer que la majorité des eaux traitées est infiltrée dans le sol et que l évapotranspiration des plantes et l évaporation de la surface en eau sont très restreintes. L objectif de réduire le débit du rejet au milieu naturel est atteint. Cependant, on n observe aucune modification significative de la qualité de l eau liée au dispositif complémentaire, l implantation végétale étant encore relativement récente. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 35

40 B. Etude de la STEP de type écofiltre de Beautheil La station d épuration de Beautheil Hameaux de Villers/Les Parichets est de type bi-filtre planté de roseaux de 180 E.H (Ecophyltre pour le nom commercial déposé par l entreprise Jean VOISIN). Elle a été mise en eau en novembre Au moment de la mesure d efficacité réalisée du 26 au 28 septembre 2011, le hameau des Parichets n était pas encore desservi par un réseau de collecte des eaux usées. Son raccordement est prévu en Description du réseau d assainissement : Le réseau d assainissement desservant le hameau de Villers a été totalement réhabilité en Un réseau d eaux usées neuf a été posé sur 597 ml. Un poste de refoulement a été mis en place sur le hameau avec un réseau de refoulement de 358 ml jusqu à la nouvelle station d épuration située entre les deux hameaux. Les travaux de création d un réseau d eaux usées sur le hameau des Parichets seront réalisés fin 2011/début 2012, ainsi que la mise en place du réseau de refoulement vers la station d'épuration. Description de la station d épuration : Dégrilleur manuel : L arrivée des refoulements des deux hameaux se fait dans un ouvrage rectangulaire équipé d une grille. Un panier permet d égoutter les déchets arrêtés par la grille. Chasse automatique (modèle JVEC-150) : Il s agit d une chasse à siphon auto-amorçant intégrée dans une cuve de diamètre 2,00 m. Ce dispositif permet une alimentation du filtre par bâchée avec une lame d eau théorique de 3,00 cm. Bi-filtre planté de roseaux (Ecophyltre) : Ce filtre (photo n 3) d une superficie totale de 216 m² est constitué de trois casiers de 72 m² alimentés en alternance et par bâchée. Son dimensionnement est de 1,2 m²/e.h. Ce filtre vertical présente la particularité d être constitué de deux niveaux filtrants à base de Mayennite. Ce granulat est obtenu par l expansion à 1130 C de schistes et dispose d une surface spécifique plus grande que celle des sables et des graviers utilisés classiquement dans la conception des filtres plantés de roseaux à deux étages de traitement. La couche superficielle est composée de Mayennite 2/4 mm. Cette granulométrie et l action mécanique des roseaux permettent l admission d un effluent brut. Les boues s accumulent donc à sa surface (stockage sur plusieurs années). Une couche intermédiaire de Mayennite 0,5/4 mm permet d affiner le traitement de la pollution. Un réseau de drains intermédiaires a pour objectif d améliorer l oxygénation de l ensemble du massif filtrant. Canal débitmétrique de sortie : Le canal jaugeur est un modèle à section exponentielle de type I de la société ISMA (photo n 4). Il n'est pas équipé d'un débitmètre en poste fixe. Bi-filtre planté de roseaux composé de 3 casiers (Ecophyltre) Canal débitmétrique de sortie 36 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

41 Les données générales de base du dimensionnement lors de la construction sont : Capacité nominale : 180 E.H. Débit moyen journalier (sur la base de 150 l/hab.) : 27,0 m³/j Débit moyen horaire : 1,13 m³/h Débit de pointe horaire : 3,38 m³/h (coef. de pointe de 3) Charge polluante journalière en DBO5 : 10,8 kg/j Charge polluante journalière en DCO : 23,4 kg/j Charge polluante journalière en MES : 12,6 kg/j Charge polluante journalière en NK : 2,7 kg/j Charge polluante journalière en Pt : 0,7 kg/j Niveau de rejet : prescriptions minimales de l arrêté du 22 juin 2007 Résultats de la mesure d efficacité La station a fonctionné à 24 % de sa charge hydraulique et à 35 % de sa charge polluante exprimée en DBO5. Le graphique suivant donne le coefficient de charge par paramètre : Les rendements d élimination de la pollution sont satisfaisants pour les paramètres traités (MES, DBO5, DCO et NK) et permettent de respecter les performances minimales de traitement définies dans l'arrêté du 22 juin Le graphique suivant donne le rendement épuratoire moyen par paramètre : Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 37

42 Les performances minimales garanties par le constructeur Jean VOISIN sont atteintes. Paramèt res Résultats Jour 1 Résultats Jour 2 Arrêté du 22 juin 2007 Garanties entreprise Conc. Rend. Conc. Rend. Conc. Rend. Conc. Rend. DBO % % 35 mg/l 60 % 25 mg/l 93 % DCO % % 60 % 125 mg/l 85 % MES % % 50 % 30 mg/l 93 % NK % % 60 % Conc. = Concentration en mg/l et Rend. = Rendement 38 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

43 DEBITS en m3/h PLUIE en mm C. Etude de la STEP de type mixte lagunage et filtres plantés de Pézarches Caractéristiques du système d assainissement Réseau de collecte : séparatif 100 % mais avec réception d éluât d une usine d eau potable de dénitratation par résine échangeuses d ions Arrivée des eaux sur la station d épuration : refoulement Nombre d assujettis à l assainissement : 116 Maître d ouvrage : Commune de Pézarches Date de création du lagunage : 1991 Volume total théorique des lagunes : 4665 m3 Premier curage durant l été 2010: lagune 1/1180 m3 Capacité polluante : 500 EH Capacité hydraulique : 75 m³/j Maître d œuvre : DDAF Traitement de finition : Filtres à sable verticaux (3 casiers de 166 m² avec bordures de cloisonnement et périphériques en bois + étanchéité via une géomembrane) : 2009 Maître d œuvre : DDEA Niveaux de rejet de la station Avant l association avec les filtres plantés de roseaux Après l association avec les filtres plantés de roseaux MES : 120 mg/l MES < 30 mg.l- 1 ou rdt> 90 % DBO 5 ef : 40 mg/l DBO5 < 25 mg.l -1 ou rdt> 90 % DCOef : 120 mg/l DCO < 90 mg.l -1 ou rdt>80 % NK : 40 mg/l NK < 15 mg.l -1 ou rdt> 75 % La charge hydraulique Les résultats sont synthétisés dans les tableaux suivants : STATION PEZARCHES MESURE DE DEBITS du lundi 12/04/2010 au mardi 13/04/2010 Périodes Débit entrée en m 3 /h Débit sortie en m 3 /h Pluie en mm 14H à 15H 1,26 0,00 0,0 15H à 16H 1,15 0,00 0,0 16H à 17H 0,80 1,48 0,0 17H à 18H 0,89 0,54 0,0 18H à 19H 1,23 0,24 0,0 19H à 20H 2,23 0,00 0,0 20H à 21H 2,20 1,27 0,0 21H à 22H 1,56 0,54 0,0 22H à 23H 1,52 0,27 0,0 23H à 24H 1,18 0,00 0,0 00H à 01H 0,53 0,94 0,00 01H à 02H 0,57 0,88 0,00 02H à 03H 0,56 0,33 0,00 03H à 04H 0,55 1,09 0,00 04H à 05H 0,56 1,06 0,00 05H à 06H 0,54 0,39 0,00 06H à 07H 1,17 0,94 0,00 07H à 08H 2,27 1,09 0,0 08H à 09H 2,34 0,39 0,0 09H à 10H 1,31 0,49 0,0 10H à 11H 1,55 1,36 0,0 11H à 12H 1,67 0,45 0,0 12H à 13H 1,26 0,31 0,0 13H à 14H 0,79 1,60 0,0 Totaux en m 3 et en mm 29,69 15,66 0,0 Qmoyen en m 3 /h 1,24 0,65 Qdiurne en m³/h 1,47 0,61 QNoct(0h-6h) en m3/h 0,55 0,78 Qmini en m 3 /h 0,53 0,00 Qmaxi en m 3 /h 2,34 1,60 Différence Amont/Aval -47% H à 15H 15H à 16H 16H à 17H Pluie en mm 17H à 18H 18H à 19H 19H à 20H 20H à 21H 21H à 22H 22H à 23H 23H à 24H 00H à 01H 01H à 02H 02H à 03H Débit entrée en m3/h HEURES Débit sortie en m3/h 03H à 04H 04H à 05H 05H à 06H 06H à 07H 07H à 08H 08H à 09H 09H à 10H 10H à 11H 11H à 12H 12H à 13H 13H à 14H 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 39

44 Le volume de bâchée est logiquement quasiment constant. Il est en moyenne de 4.2 m3 auxquels il faut retrancher le retour d effluents à l arrêt de la pompe (en moyenne 850 litres à chaque bâchée) du fait de l absence de clapet anti-retour. Cela donne un volume réel d eau envoyé sur les lits à chaque bâchée qui est de l ordre de 3.3 m3 en moyenne. Cela est cependant nettement plus faible que ce qui était prévu, pour assurer une répartition homogène des effluents à la surface des lits (6.6 m3). Le débit de la pompe d alimentation (94.2 m3/h) est conforme aux prescriptions du marché qui prévoyait 83 m3/h minimum. La répartition des effluents à la surface du lit n 1 (casier alimenté durant la mesure) n est pas optimale et seulement 50 à 60 % de la surface totale est utilisée avec la création de chemins préférentiels pour la circulation des effluents dans le sable en surface du lit (planéité non parfaite). La charge hydraulique surfacique appliquée au filtre 1 durant la mesure a été de 13,7 cm/j si l on considère 100 % de la surface du lit. En réalité, la charge hydraulique surfacique a été plus proche de 24 cm/j si l on considère que seule 60 % de la surface du lit n 1 a été utilisée du fait de la répartition non homogène des effluents. Les conditions de charge hydraulique ont donc été satisfaisantes (53 % de la charge hydraulique surfacique nominale). La charge polluante Amont et Résiduelle Les résultats sont synthétisés dans les tableaux suivants : STATION PEZARCHES PERIODE: lundi 12 avril au 13 avril 2010 TRANCHES DEBIT MES DBO5 DCO M.O. DBO5 DBO5 DCO DCO NK NGL P tot HORAIRES en m3 ad2h ad2h eb ef eb ef en N en N en P CONCENTRATIONS AMONT (mg/l) Ech. Diurne 26, Ech. Nocturne (0h-6h) 3, ,5 6,9 Ech. Moyen 24h ,65 CONCENTRATIONS AVAL (mg/l) AVAL LAGUNE 1 (EcH. Ponctuel 13/04) ,6 AVAL LAGUNE 2 (EcH. Ponctuel 13/04) ,2 AVAL LAGUNE 3: (Bâche JVAH) Moyen 24h 23, ,0 38,0 6,7 Rejet: SORTIE FILTRES (24h) 23, ,0 47,0 6,9 FLUX (kg/j) FLUX AMONT 7,4 7,3 16,9 10,5 8,4 19,4 2,97 3,04 0,29 FLUX ENVOYE SUR LES FILTRES 3,3 0,5 5,5 2,2 0,8 0,3 5,7 5,4 0,9 0,9 0,2 FLUX REJET: SORTIE FILTRES 2,68 0,42 3,93 1,60 0,53 0,14 4,33 2,592 0,28 1,09 0,16 RENDEMENT (%) RENDEMENTS LAGUNE 1 (%) 5,8 61,3 39,2 45,0 21,3 RENDEMENTS LAGUNE 2 (%) 32,2 52,7 33,8-37,3 21,8 5,3 RENDEMENTS LAGUNE 3 (%) 10,0 36,5 6,1-65,7 11,6 6,9 RENDEMENT FILTRES (%) 19,4 18,2 28,3 26,6 30,3 57,1 24,3 51,7 68,4-23,7-3,0 RENDEMENT GLOBAL (%) 63,9% 94,3% 76,7% 84,8% 93,7% 77,7% 90,6% 64,2% 44,3% NORMES DE REJET (mg/l) NORMES DE REJET : Rendement (%) 90% 90% 80% 75% CHARGES EN E.H Paramètres de terrain ph T C redox (mv) Oxygène (mg/l) saturation (%) Conductivité (µs/cm) 8,58 11,9 92,5 9,57 91, ,7 14,1 71,7 14,81 141, ,6 12, ,6 99, ,5 10, ,09 55, Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

45 Commentaires globaux sur le fonctionnement du dispositif Le lagunage dans sa globalité permet l obtention d un niveau de rejet caractéristique de ce type de filière avec un abattement d environ 70 % sur la matière organique globale (hors filtration) et de 90 % sur la matière organique biodégradable, un traitement partiel de l azote ammoniacal (70 %) et une teneur en matières en suspension relativement élevée en raison du développement algal. Les teneurs en oxygène relevées et la couleur verte de l eau dans les différents bassins indiquent une activité photosynthétique très satisfaisante qui permet de conserver un milieu aérobie nécessaire pour la dégradation de la pollution. Le traitement tertiaire par filtration verticale permet d atteindre les objectifs fixés sur l azote ammoniacal avec une réelle plus value et la DBO5, en revanche les rendements et teneurs obtenus sur la DCO brute et les matières en suspension ne respectent pas le niveau de rejet fixé notamment en raison du développement des microalgues au sein du lagunage. Si l on raisonne sur la DCO ef, le rendement de 80 % est atteint et la teneur proche des 90 mg/l. Le développement peu conséquent des roseaux ne peut expliquer la non atteinte des objectifs garantis notamment sur les MES. Le temps d infiltration à la surface des filtres est pour l heure très rapide (à peine quelques minutes après la fin d une bâchée la totalité des effluents a été infiltrée) et la porosité des matériaux de filtration ne permet pas, la rétention des microalgues issues du lagunage comme en témoigne la couleur du rejet. Cela influe sur la teneur en MES finale au rejet. Il est possible, sans certitude, que la rétention des MES s améliore avec le temps au fil du colmatage naturel des filtres. Actuellement, il ne s est pas formé à la surface des massifs une couche de MES suffisante permettant d agir en tant que préfiltre pour satisfaire le niveau de rejet sur ce paramètre. La nature des effluents est en effet très éloignée d eaux usées domestiques brutes avec des MES de tailles beaucoup plus conséquentes qui favorisent cette formation de couche préfiltrante à la surface des massifs. Indicateurs d exploitation Alternance de l alimentation des différents massifs et volume envoyé sur les filtres sur 2010 : Date N du massif filtrant Durée entre l'alternance de deux massifs (j) Durée recommandée pour l'alternace des massifs (j) Compteur de bâchées Nombre journalier moyen de bâchées Volume moyen envoyé sur les filtres estimé (m3/j) 09/02/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/ /03/ /04/ L alternance des massifs est globalement bien gérée par l exploitant (une semaine d alimentation pour 2 semaines de repos) à quelques exceptions près (période de congés). Les volumes moyens journaliers envoyés sur les filtres estimés présentent des variations incohérentes (doublement du nombre de bâchée sans raison évidente mis à part si des by-pass des filtres ont eu lieu). CONCLUSION Le bilan de fonctionnement du dispositif depuis la mise en place du traitement tertiaire par filtres plantés de roseaux est positif sur les points suivants : o Meilleure connaissance possible des débits et flux de pollution rejetés dans l Yerres après traitement grâce aux débitmètres mis en place qui ont été correctement installés. o Meilleur traitement de l azote ammoniacal grâce à la présence des filtres (processus de nitrification). Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 41

46 o Exploitation satisfaisante du dispositif pour l alternance de l alimentation des massifs filtrants. Il peut être conseillé à l exploitant, en période très sèche, si un impact sur les roseaux est visible par manque d eau de modifier l alternance de l alimentation des massifs filtrants (changement tous les 3 à 4 jours, plutôt que toutes les semaines). o Système de pompage respectant les garanties du marché de travaux en termes de débit caractéristique. Les points négatifs sont les suivants : o Rendement décevant des filtres sur la rétention des matières en suspension qui ne respecte pas les garanties du marché impactant de fait les résultats en DCO qui ne respectent pas également le niveau de rejet requis. o Volume utile de bâchée faible au regard des critères de dimensionnement des filtres. o Répartition des effluents à la surface des massifs non homogène avec un retour d effluent important dans la bâché de relevage après chaque bâchée du fait de l absence de clapet antiretour. o Ratissage des lits à parfaire avant le développement plus conséquent des roseaux afin de rétablir une meilleure planéité. Ceci devrait pouvoir être réalisé en essayant de faire converger les effluents vers le centre des massifs et d éviter de favoriser leur stagnation sur les bordures. 42 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

47 traitement du phosphore Bassin d'orage m3 année construction capacité EH type de lits Kg MS/m²/an Coût investissement lits HT Coût investissement station HT surface m² volume utile m 3 coût HT /m² coût HT /m3 coût lit par EH % coût des lits dans l'investissement D. Préconisations sur les lits plantés de roseaux utilisés pour le traitement des boues 1) Etude comparative des filières en génie civil et équipées de géomenbrannes en 2011 (étude du SATESE 77) coût des filières lits plantés pour le traitement des boues : comparatif genie civil et géomenbranne oui Génie Civil ,7 17,3% non GC bioblock ,2 23,7% oui oui Génie Civil ,6 17,5% oui Géomenbranne ,9 9,9% oui Génie Civil ,3 16,9% non Génie Civil 49, ,0 26,0% oui Génie Civil ,9 18,0% non Génie Civil 49, ,7 19,9% oui Géomenbranne ,1 10,4% non non Géomenbranne ,9 12,7% Géomenbranne moyenne ,0% Génie Civil moyenne ,9% 2) La mise en œuvre des lits plantés de roseaux (recommandations du SATESE 77) Il est nécessaire de prévoir pendant les deux premières années une charge de 25 KgMS/m2/an ce qui implique de démarrer à la mise en eau avec une charge aussi proche que possible de 50 % de charge polluante. Le calcul pour la charge nominale est basé sur un ratio de 50 KgMS/m2/an. Toutefois pendant la période de séchage (arrêt d'un lit pendant 3 à 4 mois) cela n'a fait l'objet d'aucune préconisation mais dans le document Cemagref de 2008 un taux de 60 KgMS/m2/an semble possible sur les autres lits en service. Préconisation du Cemagref 2009 ; un minimum de six lits est demandé. La fiche descriptive des roseaux avec leur dénomination latine est nécessaire (ex :Phragmites communis) Respect des granulométries et des épaisseurs des matériaux (ce paramètre pourra être défini comme un critère de choix technique pour l appréciation des offres) Couche filtrante superficielle Propositions SATESE sable de Loire siliceux obligatoire lavé roulé 2/4 ou 2/6 mm épaisseur 20 cm. Recommandation du Cemagref : 3/6 ou 4/10 mm sable siliceux de Loire lavé roulé (maxi à 20 % de Calcaire) Couche de transition 4/14 ou 6/12 mm épaisseur 20 cm Couche drainante 20/40 mm épaisseur 10 cm à 15 cm Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 43

48 Cas particulier des casiers dont l étanchéité est réalisé par des membranes La surface nécessaire sera calculée sur la hauteur de boue à mi hauteur (à indiquer dans le DCE) Les matériaux seront choisis en s appuyant sur les préconisations de l organisme IRSTEA (ex Cemagref). La pose doit être réalisée par une entreprise certifiée AsqualC ENGAGEMENT DU CONSTRUCTEUR Mettre dans l acte d engagement un objectif de siccité minimum de 13 % un an après l'alimentation des lits (à contrôler lors de la réception). MISE EN SERVICE Les points importants pour le bon fonctionnement futur sont les suivants : o Plantation de 4 ou 5 plants par m2 o Période de plantation adaptée (plutôt au printemps, sinon en fonction de l'avancement du chantier réservation et entretien par le fournisseur pour avoir des plants déjà suffisamment robustes au début de l'alimentation) o Création d'un fichier Excel de suivi (voir Satese) o Vérification par le maître d'œuvre et le Satese de la position des fentes des drains lors de la mise en place. o Vérification par le maître d'œuvre de chaque arrivage des matériaux (échantillon pour chaque livraison et conservation pour contestation future éventuelle). o Vérification des fines et de la teneur en calcaire par test à l'éprouvette et test à l'acide sur site. o Contrôle de la siccité minimum de 13 % un an après l'alimentation des lits. 44 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

49 A E. Glossaire Azote ammoniacal (NH4 +) L ion ammonium correspond à la forme réduite de l azote. Ce composé azoté est caractéristique des eaux résiduaires où il est associé à l azote organique. Dans des conditions d oxygénation normale, cet élément est oxydé en nitrites puis en nitrates. Azote Global (NGL) Il quantifie la pollution azotée d'un effluent : il est obtenu en faisant la somme de Azote Kjeldhal (NK ou NTK) et de l'azote oxydé : Azote nitreux (nitrite / N-NO2) + Azote nitrique (nitrate / N-NO3). Azote Kjeldahl (NK) L azote Kjeldahl mesure l azote présent sous forme organique et celui sous forme ammoniacal. D Débit d étiage Le débit d étiage désigne le débit moyen le plus bas d'un cours d'eau. Demande biochimique en oxygène (DBO5) La DBO5 est la quantité d oxygène consommée par les matières organiques contenues dans un échantillon d eau en 5 jours. Elle a pour but de reproduire l autoépuration naturelle. Elle permet d évaluer les matières biodégradables présentes dans les eaux. Demande chimique en oxygène (DCO) La DCO est la quantité d oxygène consommée par les matières oxydables existantes dans l eau par processus chimique. La mesure correspond à une estimation des matières oxydables présentes dans l eau, quelle que soit leur origine organique ou minérale. La vie aquatique est affectée par un taux trop élevé de matières organiques en raison de la réduction des teneurs en oxygène dissous qu elles entraînent. Directive Cadre sur l Eau (DCE) La Directive 2000/60/CE du parlement européen et du conseil du 23 octobre 2000 établit un cadre pour une politique communautaire de l eau, communément appelée directive cadre, elle a été traduite en droit français en E Equivalent-habitant ( EH) Cette notion est utilisée pour quantifier la pollution émise par une agglomération à partir de la population qui y réside et des autres activités non domestiques (boucheries, charcuteries, restaurants ). Selon l article 2 de la directive ERU du 21 mai 1991, l équivalent-habitant est la " charge organique biodégradable ayant une demande biochimique en oxygène en cinq jours (DB05) de 60 grammes d oxygène par jour ". L équivalent-habitant permet de dimensionner une station d épuration. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 45

50 H Hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP) Les hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP) sont composés de 4 à 7 cycles contenant des atomes de C et H principalement. Ils forment une vaste famille de composés aux propriétés similaires. Un HAP connu est le benzopyrène, il est très cancérigène. Les HAP existent à l'état naturel dans le pétrole brut : les hydrocarbures pétrogéniques. La pyrolyse et la combustion incomplète de matières organiques ; comme l incinération des déchets, la combustion du bois, du charbon, le fonctionnement des moteurs à essence ou des moteurs diesels produit aussi des HAP. M Matières en suspension (MES) Les matières en suspension comprennent les matières décantables et les colloïdes, mais pas les matières dissoutes. Elles sont composée souvent dans les cours d eau des particules de nature argilo-humique provenant de l érosion des sols, mais également de bien d autres constituants, en particulier d origine organique. Elles représentent la cause essentielle de la turbidité de l eau. Matières volatiles sèches (MVS) La matière sèche est constituée de matières minérales et de matières organiques qui sont appelées matières volatiles sèches. La concentration en MVS est un taux de matière organique par rapport à la matière sèche totale. Le suivi de ce taux permet de connaître la stabilité d une boue. N Nitrates (NO3-) Forme finale de l oxydation de l azote, les nitrates sont des éléments nutritifs pour les végétaux. Nitrites (NO2-) Composé intermédiaire de l'azote entre l'ammoniac et les nitrates, les nitrites apparaissant lors de la dégradation des substances azotées par des bactéries dans la filtration biologique. Au cours du cycle de l azote, c'est la nitrosation qui produit les nitrites. Chez l'homme et les mammifères, la présence de nitrites dans le sang empêche l'hémoglobine de fixer convenablement l'oxygène. C'est l'une des causes de la «maladie bleue du nourrisson», plus savamment appelée «méthémoglobinémie». P ph Le ph (potentiel Hydrogène) mesure la concentration en ions H+ de l'eau. Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une échelle de 0 à 14, 7 étant le ph de neutralité. Ce paramètre caractérise un grand nombre d'équilibre physico-chimique et dépend de facteurs multiples, dont l'origine de l'eau. Phosphore total (Pt) Le Phosphore Total est la somme du Phosphore particulaire et du Phosphore dissous. Le phosphore est le principal facteur de l eutrophisation en eau douce par enrichissement des cours d eau et des plans d eau en éléments nutritifs qui constituent un engrais pour les plantes aquatiques. 46 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

51 S Schéma d Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) Né de la loi sur l'eau de 1992, le SAGE est le document d'orientation de la politique de l'eau au niveau local : toute décision administrative doit lui être compatible. Schéma Directeur d Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) Créé par la loi sur l'eau de 1992, le SDAGE fixe pour chaque bassin hydrographique les orientations fondamentales d'une gestion équilibrée de la ressource en eau dans l'intérêt général et dans le respect des principes de la loi sur l'eau. Ce document d'orientation s'impose aux décisions de l'etat, des collectivités et établissements publics dans le domaine de l eau notamment pour la délivrance des autorisations administratives (rejets,...) ; les documents de planification en matière d urbanisme doivent être compatibles avec les orientations fondamentales et les objectifs du SDAGE. Siccité Les boues sont constituées d eau et de matières sèches. La siccité est le pourcentage massique de matière sèche. Ainsi une boue avec une siccité de 10 % présente une humidité de 90 %. Station d épuration (STEP) C est une installation de traitement des eaux usées qui permet leur dépollution. Z Zone de rejet végetalisée Ce terme regroupe divers ouvrages qui ont des rôles et des objectifs divers, leurs points communs étant d être situés à l aval du rejet de la station et d avoir un développement de végétation, contrôlée ou non. Performance des filières de traitement adaptées aux petites collectivités (données 2010) 47

52 E. Fiches techniques sur les filières d assainissement collectif en Seine-et-Marne Fiche 1 Fiche 2 Fiche 3 Fiche 4 Fiche 5 Fiche 6 Fiche 7 Fiche 8 Filtres plantés de roseaux Lit bactérien Disques biologiques Filtre à sable Boues activées Lagunage Filtration membranaire Biofiltres 48 Observatoire de l Eau en Seine-et-Marne 2011

53 Filtres plantés de roseaux Assainissement collectif Fiche technique 1 Octobre Principe d épuration Le principe des filtres verticaux consiste à admettre les eaux usées, sans traitement préalable, sur un massif de gravier planté de roseaux (Phragmites australes). Les bactéries épuratrices sont fixées sur les grains de sable, sur les rhizomes des roseaux et la couche de boues de surface. Elles se développent et dégradent la pollution. Le filtre planté de roseaux est généralement composé de deux étages : le premier retient toute les particules solides et débute le traitement ; le second affine l épuration. Le dispositif est alimenté de façon séquencée grâce à la présence d un réservoir de chasse placé en tête permettant d assurer une alimentation homogène sur l ensemble de la surface du filtre. Cette filière a de bons rendements sur la matière organique et traite partiellement l azote dans l état actuel du procédé. 2 - Domaine d application recommandé De 50 à Equivalents habitants. Au delà de 1500 EH, les coûts d achat du terrain et d exploitation deviennent prohibitifs, par rapport aux autres filières de traitement. L exploitation et l entretien sont simples peuvent être confiés à l employé communal. 3 - Emprise foncière - Pour les ouvrages de traitement : 1 à 2,5 m²/eh (Equivalent Habitants) - Globalement : 10 m²/eh 4 - Qualité des eaux traitées attendue filtres verticaux Normes de rejet. DBO5 : 25 mg/l à 35 mg/l DCO : 90 mg/l à 125 mg/l MES : 25 mg/l à 40 mg/l NK : 10 mg/l à 30 mg/l NTK+NO3 : 40 mg/l à 80 mg/l P total : 30 % 5 - Schémas vue en coupe et vue de dessus de filtres plantés de roseaux Source : Cahier technique FNDAE n 22 Source : Document technique Jean Voisin Conseil général de Seine-et-Marne Fiche technique 1 Filtres plantés de roseaux

54 6 - Avantages et inconvénients de la filière Avantages Inconvénients - Bon rendement sur la matière organique et partiellement sur l azote - Adapté aux variations de charges instantanées - Traitement des eaux usées brutes sans prétraitement poussé (dégrillage souhaité) - Coûts de fonctionnement faibles - Simplicité et facilité d exploitation à priori - Stockage des boues durant 10 à 15 ans - Production de boues réduite et bonne minéralisation - Recommandé plutôt pour les réseaux séparatifs, mais envisageable avec un réseau unitaire associé à un bassin d orage - Pas de risque de colmatage grâce à la présence de rhizomes - Aucune possibilité de gestion des processus épuratoires - Transformation de l azote en nitrates au rejet, mais possibilité d amélioration des performances avec les filtres horizontaux - Rendement faible sur le phosphore (recherche en cours) - Bruit de fond en métaux lourds des boues à surveiller en raison du temps de stockage sur 10 ans - Devenir des végétaux faucardés non définis - Compétition entre les espèces végétales et les roseaux à maîtriser et présence de rongeurs à éviter 7 - Ouvrages en Seine et Marne Travaux de mise en place d un filtre planté de roseaux Douy la Ramée Marchemoret Chambry Meaux Saint Jean les Deux Jumeaux Sancy les Meaux Bouleurs Filtre planté de roseaux en été Torcy Saint Martin des Champs Saints Beautheil Cerneux Champeaux Provins Melun Soisy Bouy Filtre planté de roseaux en phase d alimentation Fontainebleau Capacité en (EH) Constructeur en Seine et Marne : Jean Voisin, Merlin TP, SAUR, 8 - Pour aller plus loin - Cemagref Cadre guide pour un cahier technique des clauses particulières Filtres plantés de roseaux Conseil général de Seine-et-Marne Fiche technique 1 Filtres plantés de roseaux