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Livret secondaire (sciences et techniques

1. Figure 1 La zone de collecte du SIAAP 13 B ORIGINE ET CARACT RISATION DES EAUX US ES Figure 2 R partition des effluents du SIAAP 15 I COLLECTE ET TRANSPORT DES EAUX US ES A CARACT RISTIQUES DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT Figure 3 Deux types de r seaux d assainissement unitaire et s paratif 22 B DESCRIPTION DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT Figure 4 Coupe sch matique d un gout de deux collecteurs et d un missaire 24 IL TRAITEMENT DES EAUX US ES A PR TRAITEMENTS Figure 5 D grillage 27 Figure 6 Tamisage rotatif 27 Figure 7 Refus de grilles essor s 28 Figure 8 Dessablage d graissage 30 B D CANTATION PRIMAIRE Figure 9 D canteur circulaire pont tournant sur l axe central 31 Figure 10 D cantation lamellaire plaque 32 Figure 11 D cantation physico chimique 33 C TRAITEMENTS SECONDAIRES Figure 12 Bact ries 35 Figure 13 Protozoaires cili s bouquet de P ritriches Vorticella sp 35 Figure 14 Vers m tazoaire Rotif re Lecane sp 36 Figure 15 Prescriptions relatives aux rejets des stations d puration en zone sensible 37 Figure 16 Floc bact rien 39 Figure 17 puration biologique par boues activ es 40 Figure 18 R acteur biologique s quentiel 41 Figure 19 Lit bact rien 42 Figure 20 puration biologique par biofiltration 43 85 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET A D TRAITEMENTS TERTIAIRES Figure 21 Chambre d irra
2. Eau trait e Boues activ es Phase de Phase de Phase de Phase de Phase Phase remplissage m lange traitement d cantation de vidange de repos biologique Figure 18 R acteur biologique s quentiel SE 2 CULTURES FIX ES Les proc d s par cultures fix es sont d riv es d une intensification des processus naturels d puration par le sol o les bact ries adh rent sur des supports L utilisation du principe de fixation des bact ries remonte au XIX si cle l poque o on irrigait les champs d pandage avec les eaux us es brutes Les proc d s par cultures fix es ont connu un premier d veloppement au d but du XXe si cle avec l puration sur sol artificiel les lits bact riens encadr p 42 la fin du XX si cle deux contraintes ont conduit leur renouveau d une part des objectifs de qualit des rejets de plus en plus stricts et d autre part des extensions des capacit s des stations d puration en zone urbaine dense donc avec peu de superficie disponible Le principe des cultures fix es consiste faire percoler l eau traiter travers un mat riau support sur lequel se d veloppent spontan ment des micro organismes La biomasse se fixe gr ce un exopolym re puis forme progressivement une couche appel e biofilm La production de nouvelles cellules bact riennes augmente l paisseur de ce dernier l oxyg ne et les mati res dissoutes diffusent travers celui ci Les strates
3. d shuilage Extraction es graisses Extraction RAAR des sables Figure 8 Dessablage d graissage SIAAP Le Bar Flor al E Facon a Sch ma de fonctionnement b Bassins et pont racleur qui avance Seine aval D barrass e des mati res encombrantes qu elle contenait son arriv e la station d puration l eau devient un produit homog ne qu il est possible de transporter par pompage Elle peut d sormais subir les traitements successifs d puration des eaux 30 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E D CANTATION PRIMAIRE Elle est destin e d barrasser les eaux us es des mati res en suspension MES constitu es principalement de mati res organiques Il s agit essentiellement d un processus physique qui permet par la seule force de gravit de s parer les MES facilement d cantables de la fraction liquide On laisse reposer les eaux us es dans des bassins d canteurs afin que les MES plus lourdes tombent au fond Leur accumulation forme une couche appel e boues primaires Ces boues sont ensuite envoy es vers leur propre fili re de traitement voir chapitre IV page 47 Plusieurs technologies peuvent tre mise en uvre parmi lesquelles certaines se sont r v l es plus compactes que d autres 1 D CANTATION Les mati res en suspension laiss es dans un liquide au repos sont soumises plusieurs forces la force de gravit qui est l l ment moteur permettant la
4. missaires recueillant l eau des collecteurs Les collecteurs et missaires pr sentent des diam tres compris entre 2 5 et 6 m et sont situ s une profondeur pouvant atteindre 100 m PANDAGE AGRICOLE Action de disperser des produits sur des terres agricoles Dans le contexte de l assainissement le terme d signe la pratique qui aux XIX et XX si cles consiste utiliser les eaux us es pour irriguer et fertiliser des cultures d sormais d sormais il s agit principalement des boues d puration d shydrat es ou plus r cemment s ch es sous forme de granul s PURATION BIOLOGIQUE tape permettant de supprimer les pollutions dissoutes par l action des bact ries pr sentes naturellement dans les eaux us es Deux classes de techniques sont employ es les cultures libres de bact ries dites boues activ es et les cultures fix es sur un mat riau support QUIVALENT HABITANT EH Quantit moyenne de pollution produite par jour et par personne Cette unit de mesure permet d valuer la capacit de traitement d une station d puration 1 EH 60 g de DBOS jour EUTROPHISATION Ph nom ne de prolif ration algale ou v g tale dans un milieu aquatique affectant les usages de l eau et la vie aquatique Ce ph nom ne est imputable l enrichissement des eaux en l ments nutritifs phosphates nitrates LIXIVIAT Liquide filtrant par percolation d une eau travers un mat riau d signe notamment le
5. phosphore total 82 e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation physique puration biologique par boues activ es d cantation physico chimique et cultures fix es Boues digestion paississement conditionnement thermique d shydratation par filtration sous presse valorisation nerg tique zoom et agronomique ou vacuation en centre d enfouissement technique quand elles ne r pondent pas aux normes en vigueur e Dur e des traitements de l eau lOmin 2h PEL Bamm EEM ONDD 7h40 8h40 LA VALORISATION NERG TIQUE DU BIOGAZ Seine aval 60 de la consommation nerg tique sont autoproduits sur le site Les 40 restant sont import s lectricit gaz naturel fuel Deux raisons principales conduisent le SIAAP d velopper de multiples initiatives dans le domaine des nergies renouvelables et propres le co t des ressources fossiles p trole gaz charbon et la n cessit de r duire les missions de gaz effet de serre responsables du r chauffement climatique La substitution des produits d origine fossile permet de r aliser une conomie de 23 millions d euros par an pour cette usine Pour tendre vers son autonomie nerg tique Seine aval a choisi de r cup rer de stocker et de valoriser le gaz produit durant le traitement des boues plus pr cis ment lors de la digestion ana robie La d gradation de la mati re organique par des bact ries ana robies entra ne la
6. volution des techniques d assainissement et des proc d s d puration auto puration naturelle pandage fosse avec vidanges station d puration en bassins ouverts station d puration moderne compacte et confin e int grant certains crit res du d veloppement durable IG VI B 2 livret histoire R flexion sur la gestion de l information dans une station d puration et dans les r seaux d gouts description du logiciel Mages du SIAAP VI A 4 VI B 2 SEG R alisation d une maquette de station d puration VLC Ke ki Se il e i versit de ammes du fait des types de lyc e g n ral xistantes et des options propos es Cette les relations entre les programmes et les t pour le coll ge Toutefois voici quelques ique et de solution sont Me de Genie et Ke A tion bebes de r eau en EE re Ee d ia ion de la sant et besoin soci tal de ri pen dant aux Oa ene SE Ree durable pr servati 4 l e Bee e Ee et innovation ege gt scie jentifi qua est pr conis s d tudier E exer ivit s du chimiste dans l issoci ce SCC SE de travailler sur les See EES l i ing nieur en premi re et terminale S En terminale S le Poo de me X le monde Nee ou he g i que appliqu e de la s rie STI sciences et technologies de Sommaire P
7. Si le but de la coagulation par les sels de fer est d liminer les MES et les mati res collo dales elle prend aussi en charge une partie du phosphore dissous qui par r action avec les sels m talliques passe sous forme insoluble et d cantable e Floculation Un floculant est introduit pour jouer le r le de liant entre les flocs Ceux ci s agglom rent en flocons de plus en plus volumineux et ils s alourdissent Ils ont alors une masse et donc une vitesse de chute suffisamment importantes pour permettre leur d cantation rapide Le floculant appel polym re peut tre organique alginates de sodium amidons ou de synth se La floculation se fait dans une cuve agitation lente afin d uniformiser le r actif dans l effluent traiter tout en vitant la destruction des flocs form s e D cantation Une fois ces deux phases de traitement chimique effectu es l effluent est conduit dans un d canteur g n ralement lamellaire au fond duquel les flocs form s vont se d poser puis en tre extraits Coagulation Floculation D cantation lamellaire Eau d cant e primaire Chlorure ferrique Eau pr trait e Extraction des boues primaires SIAAP Pont racleur Figure 11 D cantation physico chimique 33 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Ce type de d cantation permet d atteindre une meilleure r tention des MES pr s de 80 avec des ouvrages plus compacts Il permet gal
8. e rendre les boues plus aptes la d shydratation 2 PAISSISSEMENT l paississement des boues est une premi re phase de r duction du volume il facilite les tapes suivantes Ce proc d peut s effectuer dans diff rents ouvrages paississeur flottateur ou centrifugeuse selon la technique retenue 3 CONDITIONNEMENT Le conditionnement est un pr alable indispensable la d shydratation et permet aussi la r duction des nuisances olfactives et des germes pathog nes Le proc d peut tre thermique ou chimique 4 D SHYDRATATION Apr s un paississement il convient de d shydrater la boue afin d en r duire le volume On cherche donc retirer le maximum d eau en concentrant les mati res solides En effet les boues produites dans les stations d puration sont liquides et pr sentent m me apr s paississement une teneur en eau sup rieure 95 Diff rents quipements permettent de d shydrater les boues le filtre presse la centrifugeuse puis ventuellement le s cheur 51 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 5 STABILISATION En l absence de digestion les boues tr s charg es en mati res volatiles ont tendance entrer en fermentation et donc g n rer des nuisances olfactives Il est donc n cessaire de les stabiliser afin de r duire leur odeur et de les hygi niser c est dire de d truire les agents pathog nes pr sents Pr cisons toutefois que dans le cas d une va
9. f rence pour paissir des boues issues d une d cantation physico chimique Elle est galement utilis e quand l espace disponible est relativement restreint ou lorsque l tape d paississement ne doit fonctionner que quelques heures par jour Une centrifugeuse comme le sous entend son nom utilise la force centrifuge pour acc l rer la s dimentation des particules solides de la boue pr alablement conditionn e La boue traiter est introduite dans un rotor constitu d un bol et d une vis convoyeuse le bol et la vis tournent l un et l autre tr s haute vitesse mais pas tout fait la m me La vis vacue la boue paissie vers l extr mit conique du bol tandis que le centrat liquide est vacu l autre extr mit figure 29 Moteur lectrique Alimentation en boues LIAM INR n physico chimiques Pr 8 LE NE NE NE Extraction vacuation des boues u centrat A o SIAAP centrifug es Figure 29 Centrifugation SIAAP Bar Flor al A B RAUD a Sch ma de fonctionnement b Centrifugeuse Seine centre Conditionnement par traitement thermique Lors du conditionnement par traitement thermique les boues sont cuites haute temp rature 195 C et sous haute pression 20 bars pendant quarante cinq minutes dans le but de couper les collo des et de dissoudre les particules qui peuvent g ner la d shydratation Un changeur thermique permet de recycler environ 75 de l
10. s il faut alors les extraire chaque jour Seules les bact ries h t rotrophes ont le temps de se reproduire et elles n liminent que la pollution carbon e e Si on introduit peu de pollution carbon e par jour on produit peu de boues en exc s celles ci vont donc rester longtemps dans le bassin l ge des boues augmente Les bact ries autotrophes dont le temps de r g n ration est plus long que celui des h t rotrophes ont le temps de se reproduire permettant ainsi d liminer l azote Selon les cas les ouvrages biologiques peuvent pr senter une seule zone a r e permettant l limination de la seule DBO5 ou plusieurs zones a r e anoxique voire ana robie pour liminer aussi azote et phosphore 1 CULTURES LIBRES Le principe d une culture libre repose sur la constatation suivante une eau r siduaire dans laquelle on fait passer de l air voit appara tre une flore bact rienne qui progressivement se d veloppe au d triment des mati res organiques polluantes Dans des conditions id ales d a ration ces micro organismes se multiplient secr tent des exopolym res et s agglom rent en petits flocons qui se d posent lorsqu on arr te l a ration cette masse est appel e floc bact rien figure 16 Cette WE structure est capable d absorber et de stocker les particules non directement erst feau en cours assimilables puis par l attaque d enzymes bact riens de les couper en morceaux de plus en plus p
11. 000 000 m jour qu il redirige ensuite vers les usines Seine centre Seine aval et Seine Gr sillons L usine de Clichy est aussi une station de pompage anti crues qui prot ge la capitale des inondations en temps de crue de la Seine en permettant l vacuation dans le fleuve des eaux pluviales exc dentaires e La Briche pinay sur Seine Seine Saint Denis C est un centre de pr traitement qui re oit une grande partie des eaux de la Seine Saint Denis et du nord de Paris La Briche est galement un centre de traitement des sables issus de ce pr traitement et du curage des r seaux d assainissement Ces sables environ 25 000 tonnes chaque ann e peuvent tre recycl s dans le cadre de travaux publics 2 USINES D PURATION Les six usines d puration des eaux us es du SIAAP vont tre pr sent es sous forme de fiches dans l ordre chronologique de leur mise en eau avec quelques donn es clefs La dur e de parcours de l eau us e dans l usine est indiqu e avec le d tail des diff rentes tapes de traitement La l gende ci dessous permet d interpr ter les pictogrammes de couleur figure 43 Pr traitement D cantation classique D cantation lamellaire sans ajout de produits chimiques D cantation lamellaire physico chimique Traitement biologique limination compl mentaire du phosphore limination compl mentaire de l azote par biofiltration Figure 43 L gende des diff rents proc d s d puration des
12. A CONSTRUCTION D UNE USINE DE TRAITEMENT AU SIAAP Afin d illustrer le gigantisme des usines du SIAAP ce livret s ach ve par la pr sentation des travaux titanesques mis en uvre lors de la construction de nouveaux quipements d puration des eaux us es L exemple de la construction des trois quipements DERU Seine aval En septembre 2011 Nathalie Kosciusko Morizet alors ministre de l cologie du d veloppement durable des transports et du logement est venue assister la mise en eau de trois nouveaux quipements l usine d puration de Seine aval 78 Ces installations ont permis l usine de se mettre en conformit avec la Directive eaux r siduaires urbaines DERU cf encadr page 10 en liminant 70 de la pollution azot e des eaux us es Ce chantier de tr s grande ampleur a n cessit la mobilisation de centaines de personnes de milliers de tonnes de mat riel et s est chelonn sur plusieurs ann es Afin de mieux rendre compte de ces travaux colossaux voici quelques donn es repr sentatives e Planning 5 mois d tudes de conception 28 mois de travaux 5 mois de mise en route 12 mois de p riode d observation e Travaux gt terrassement 450 000 m de terre d plac e soit la surface de la cath drale Notre Dame de Paris sur 85 m de hauteur gt ferraillage 9 000 t d acier la tour Eiffel p se 7 200 t A 1 000 inserts m talliques gt b tonnage 70 000
13. OUVRAGES DE STOCKAGE Dans l agglom ration parisienne le r seau d assainissement est principalement unitaire il subit par cons quent d importantes variations de d bits en relation avec les pr cipitations Afin d viter les risques associ s d inondation notamment dans les communes tr s sensibles du sud est parisien comme Antony Fresnes L Ha les Roses et les rejets d eaux non trait es en Seine ou en Marne le SIAAP s est dot depuis 1997 de 900 000 m de capacit de r tention d eau constitu s de quatre tunnels r servoirs et de huit bassins de stockage figure 37 Ces ouvrages stockent les eaux exc dentaires durant les fortes pr cipitations puis les redirigent vers les usines d puration apr s un retour m t orologique la normale On remarque que ces ouvrages sont principalement localis s l amont de Paris en particulier dans le sud de Paris Les caract ristiques topographiques et urbanistiques peuvent expliquer cette r partition La vall e de la Bi vre fortement creus e a une altitude assez basse elle constitue donc un r ceptacle naturel pour les eaux de pluie Ce dernier est cependant rapidement satur En outre les gouts de ces secteurs de plus en plus urbanis s sont sous dimensionn s et en cas de fortes pr cipitations ils ne permettent plus d accueillir toute cette eau La construction de ces structures de stockage permet de r guler la circulation de tr s grandes quantit s d eau Certains
14. Seine aval SIAAP Le Bar Flor al E Facon 38 Directive europ enne de 1986 relative la protection de l environnement et notamment des sols lors de l utilisation des boues d puration en agriculture 39 http fertifondp siaap fr 40 http www seineavaldemain siaap fr seine aval aujourdhui traitement des boues 49 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 3 MISE EN D CHARGE Lorsque pour diverses raisons ni la valorisation agricole ni l incin ration ne peuvent tre assur es les exploitants des stations d puration ont depuis longtemps recours la mise en d charge Les ISDND acceptent les ordures m nag res r siduelles Toutefois l volution des r glementations fran aise et europ enne va dans le sens d une diminution du d p t des d chets dans ces installations de stockage Depuis 1999 l Union europ enne met en place des exigences techniques strictes concernant les d charges de mani re pr venir et r duire autant que possible les effets n gatifs sur l environnement et sur les eaux de surface les eaux souterraines les sols l air et sur la sant humaine Au niveau europ en la r duction progressive de la mise en d charge des d chets municipaux biod gradables dont les boues d puration est planifi e jusqu en 2015 En France la politique moderne de gestion des d chets d coule d une loi de 1992 qui fixait la fin de la mise en d charge comme mode de traitement couran
15. analytiques et correctrices depuis plus de vingt ans S SE Oe prevision Au sein des contaminants de l air les odeurs sont les plus difficiles g rer du fait de la subjectivit inh rente la mesure et la d finition de ce qui constituerait un seuil olfactif acceptable Les arr t s des stations d puration peuvent imposer des valeurs limites de rejet dans l atmosph re pour certains compos s odorants avec des valeurs seuils ne pas d passer durant 95 du temps et des valeurs r dhibitoires ne jamais d passer Les contaminants de l air poss dant une odeur d sagr able sont bien plus souvent g nants que toxiques ou nocifs Les contaminants odorants qui ont un effet nocif sur la sant ou qui ont des cons quences nuisibles autres qu une simple g ne sont g r s selon les crit res relatifs la qualit de l air ambiant La concentration maximale acceptable de certains contaminants sp cifiques de l environnement est d finie r glementairement 59 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 60 Pr s de 80 des gaz naus abonds qui peuvent tre produits par les stations d puration sont des produits soufr s H S mercaptans le reste est r parti entre les compos s azot s NH et compos es organiques azot s les acides organiques les c tones et les ald hydes C est l action des bact ries ana robies qui conduit la formation de gaz associ s au d veloppement de mauvaises odeurs figure 34 e Le
16. appel peigne mont sur un treuil effectuant des mouvements verticaux r guliers Lorsque le r teau s l ve il r cup re les d chets retenus sur la grille puis les d verse sur un tapis roulant qui les vacue vers un container Le fonctionnement est g n ralement discontinu selon une cadence pr d finie une minute une heure mais dans un r seau unitaire les p riodes d orage imposent alors un fonctionnement continu Les r sidus retenus sont appel s refus de grilles ou parfois fumiers voir encadr sur le devenir des refus de grilles p 28 22 l assainissement des agglom rations et protection sanitaire des milieux r cepteurs circulaire du 7 juillet 1970 23 M mento technique de l eau voir note n 20 26 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E O LI E r teau JE ek A Evacuation es refus e grilles Grille SIAAP Figure 5 D grillage SIAAP a Sch ma de fonctionnement b D grilleur Seine aval 2 TAMISAGE Avec un principe de fonctionnement relativement proche du d grillage le tamisage est toutefois moins syst matique Son r le est de retenir les particules fines pour viter le colmatage de certains quipements sensibles ce ph nom ne parfois utilis s lors des traitements secondaires biofiltres Le tamis s apparente une passoire dont les trous appel s mailles ont une dimension inf rieure 6 mm On rencontre le plus souvent deux types de tamisage ma
17. chute de la particule la pouss e d Archim de et les forces de frottement qui ralentissent sa vitesse de chute Pour qu une particule soit retenue dans le d canteur aliment en continu par de l eau brute il faut que sa vitesse de chute soit sup rieure la vitesse ascensionnelle de l eau dans l ouvrage cette derni re est obtenue en divisant le d bit horaire d eau us e introduite dans le bassin par la superficie du d canteur et que la r sultante puisse vaincre les forces de frottement Ainsi la r sultante des forces en pr sence tant dirig e vers le bas la particule descend et rejoint le fond de l ouvrage e D cantation classique Dans la pratique les d canteurs sont dimensionn s une vitesse ascensionnelle de l eau de l ordre de 2 m h en d bit moyen vitesse pouvant atteindre 4 m h lors des d bits de pointe ce qui permet de retenir les particules dont la taille est comprise entre 2 um et 1 cm Les d canteurs primaires peuvent tre circulaires ou rectangulaires flux d eau entrant horizontal ou vertical Les d canteurs circulaires pr sentent l avantage d tre plus faciles racler puisqu il suffit de disposer d un pont tournant sur l axe central le fond du bassin est alors inclin pour faciliter la r cup ration des boues au centre figure 9 Eau d cant e primaire Eau pr trait e Extraction des boues primaires Pont racleur SIAAP Figure 9 D canteur circulaire pont tournant sur
18. concentration comprise entre 2 et 8 g l et peut galement tre utilis e pour paissir certaines boues dites tertiaires La flottation donne de bons r sultats avec des particules de gros diam tre et de faible densit Le principe consiste dissoudre de l air sous forte pression soit dans la boue entrante flottation directe soit dans l eau de souverse du flottateur flottation indirecte l int rieur d un r servoir sous pression Le m lange est ensuite introduit et d tendu pression atmosph rique dans la cuve de flottation La d tente et de fortes turbulences provoquent la formation d un nuage de fines bulles environ 40 100 pm Ces derni res entra nent alors les MES la surface du flottateur o elles sont r cup r es par raclage L eau de souverse clarifi e est quant elle aspir e au niveau de la partie interm diaire de la cuve figure 28 Cette technologie n cessite un conditionnement chimique pr alable pour former les flocs sur lesquels les bulles d air viennent se coller Pont racleur L ott es Formation de micro bulles EE 3 en boues Introduction de biologiques polym re Air surpress m Pompe de Ballon de pressurisation SGA pressurisation Figure 28 Flottation SIAAP a Sch ma de fonctionnement b Flottateurs Seine centre 53 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E paississement par centrifugation Cette technique s applique de pr
19. conditions de fonctionnement il est possible de valoriser l nergie d gag e par la combustion des boues voir zoom sur la valorisation nerg tique par traitement thermique des boues l usine Marne aval page 73 Par ailleurs les cendres r sultant de ce traitement peuvent faire l objet d une valorisation mati re 2 VALORISATION AGRICOLE Contrairement l irrigation agricole mise en place au XIX si cle dans l ouest de Paris l pandage agricole des boues est parfaitement encadr par de nombreux textes r glementaires Consid r es comme un d chet les boues ne peuvent tre pandues que si elles pr sentent un int r t pour les sols ou la nutrition des cultures et plantations De fait compos es de mati res organiques de phosphore d azote de potassium et d oligo l ments les boues trait es peuvent constituer des apports organo min raux aidant la fertilisation des sols cultiv s Les boues candidates l pandage sont donc soumises des analyses pouss es il s agit de d finir pr cis ment leur valeur agronomique mais aussi leur toxicit potentielle en tenant compte des concentrations maximales en micropolluants admises pour l pandage et le risque microbiologique auquel expose leur pandage Plusieurs points sont pris en compte e contr le de la valeur agronomique des boues Pour aller plus loin phosphore azote calcium soufre mati re organique P SCIENCES DE LA VIE e surveillance des mic
20. de ces bassins pr sentent des caract ristiques remarquables l exemple des dimensions surprenantes du tunnel lvry Mass na encadr ci dessous ou de l implantation du bassin de La Plaine sous le terrain d entra nement du Stade de France Le tunnel lvry Mass na Situ en partie Paris le Tunnel r servoir lvry MAss na TIMA permet de connecter plusieurs tunnels et bassins de stockage constituant ainsi le plus grand ouvrage de stockage en Europe Inaugur en 2009 apr s cinq ann es de travaux faisant appel des techniques extr mes TIMA est une prouesse technologique et organisationnelle de par sa taille et sa localisation en pleine agglom ration parisienne Les eaux qu il stocke sont ensuite renvoy es vers l usine d puration Seine amont Valenton TIMA est un complexe constitu de deux tunnels TIMA 1 tunnel de stockage et TIMA 2 tunnel de transport jusqu TIMA 1 Longueur 1 86 km Diam tre maximum 6 8 m Capacit de stockage 80 000 m soit l quivalent d 1 million de baignoires Profondeur 30 m Figure 41 Vue int rieure de TIMA en construction SIAAP Le Bar Flor al A B raud SCIENCES ET KCHNIQUES COLL GE ET LYC E 4 GESTION DES FLUX Le SIAAP mis en place un outil informatique qui permet de r guler vingt quatre heures sur vingt quatre le r seau d assainissement de l agglom ration parisienne Son acronyme est MAGES Mod le d aide la gestion des effluent
21. de pollution qui doit tre limin e par une station d puration peut tre mesur e ou valu e par des calculs Les m thodes de quantification de la pollution ont plusieurs fonctions le dimensionnement des ouvrages d puration et l valuation des performances des ouvrages Les quivalents habitants Afin d valuer la capacit d une station d puration une unit de mesure a t mise en place l quivalent habitant Cette unit de mesure se base sur la quantit de pollution mise par jour et par habitant plus les activit s conomiques urbaines restaurants h pitaux artisanat hors industries sp cifiques ainsi qu une part de pollution par temps de pluie dans le cas des r seaux unitaires La Directive Eaux R siduaires Urbaines encadr r glementaire page 10 d finit l quivalent habitant comme la charge organique biod gradable ayant une demande biochimique en oxyg ne cinq jours DBO5 de 60 grammes d oxyg ne par jour 1 EH 60 g de DBO5 jour soit 21 6 kg de DBO5 an 120 150 g de demande chimique en oxyg ne DCO 70 90 g de mati res en suspension MES 12 15 g d azote Kjeldahl NK 2 5 3 g de phosphore total PT Les flux de pollution Connaissant les d bits et les concentrations de chaque polluant il est possible de calculer des flux Un flux de polluant est une masse de polluant par unit de temps cette unit de temps pouvant tre la seconde l heure la semaine l ann e ou plus g n
22. des stations de pompage sur le r seau de transport des eaux us es Deux modes d actions sont mis en place selon les besoins e des rel vements permettant de relever faible hauteur et courte distance les eaux d une canalisation ne pouvant plus s approfondir Le rel vement ainsi cr permet de reprendre l coulement gravitaire en aval La station de pompage est alors aussi appel e poste de relevage e des refoulements permettant de forcer le transport des effluents d un point un autre souvent sur de grandes distances par une mise en pression peut s agir de passer d une rive l autre d un cours d eau ou d effectuer une longue distance plat ou contre pente Une station de pompage est constitu e d une b che de stockage des effluents et d un quipement de pompage avec une ou plusieurs pompes SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 3 CARACT RISTIQUES DE FONCTIONNEMENT Le fonctionnement optimal d un r seau de transport des eaux us es exige un certain nombre de dispositions essentielles e La rapidit de circulation des effluents Les r seaux de transport des eaux us es constituent un milieu propice une fermentation ana robie c est dire sans oxyg ne en cas de d p t de mati re organique au fond des canalisations Il se produit alors un d veloppement de bact ries induisant des nuisances telles les bact ries sulfato r ductrices qui g n rent des gaz odorants et dangereux Ainsi
23. dihydrog ne sulfur Le dihydrog ne sulfur H S est un gaz toxique incolore et malodorant Son seuil de d tection par l odorat est de 0 003 parties par million ppm Les valeurs moyennes d exposition ne doivent pas d passer 5 ppm en milieu industriel et la concentration maximale autoris e pour une exposition est de 10 ppm pendant dix minutes Il paralyse l odorat 100 ppm et agit comme poison mortel e Le m thyl mercaptan temp rature ambiante le m thyl mercaptan CH SH est comme un gaz incolore colorant inflammable et toxique Il est quatre fois plus toxique que l H S mais heureusement beaucoup moins fr quent forte concentration il attaque le syst me nerveux e Les compos s azot s Les compos s azot s principalement l ammoniac NH et les amines peuvent aussi tre l origine des nuisances olfactives essentiellement au niveau de la station d puration et plus rarement au niveau du r seau O2 Bact ries a robies 150 mV NO R Bact ries Anoxie d nitrifiantes 150 mV N2 Bact ries Ana robie ana robies Bact ries sulfator ductrices mercaptans Compos s soufr s r duits SIAAP Figure 34 R actions entra nant la formation de gaz pr curseurs d odeurs SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E ROC D S DE D SODORISATION Il existe quatre sortes de d sodorisation de natures diff rentes chimique physico chimique biologique
24. eau afin de ne pas d passer la capacit du r seau ce qui occasionnerait des inondations Il existe des ouvrages en surverse dans lesquels le premier flot le plus charg en pollution est collect et o seul l exc dent est rejet vers la rivi re Des conditions strictes sont impos es pour limiter ce fonctionnement qui comporte des risques pour les milieux aquatiques 25 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E l lraitement des eaUX sees Le traitement des eaux us es comprend diff rentes tapes successives Si les proc d s diff rent l g rement selon les stations d puration en fonction de l ann e de mise en service de la sensibilit du milieu r cepteur ou des contraintes d implantation de l usine les principes g n raux d puration demeurent les m mes et les ouvrages sont ordonn s selon un ordre qui varie peu Ces grandes tapes pr traitement traitements primaires secondaires tertiaires correspondent la typologie des formes de pollution mise en vidence dans le premier chapitre e Les pollutions grossi res sont soumises des pr traitements proc d s physiques e Les pollutions particulaires sont limin es lors de traitements primaires physiques ou physico chimiques e Les pollutions dissoutes sont d grad es par des traitements secondaires biologiques e Enfin un affinage est parfois r alis par le biais de traitements tertiaires R TRAITEMENTS En t te d une s
25. en service de l unit de traitement des pollutions azot es en 2007 on estime 15 l augmentation du volume annuel de boues produites Seine aval Apr s avoir subi diff rents traitements les boues d shydrat es sont stock es pour tre analys es afin de s assurer de leur compatibilit avec une valorisation en agriculture r alis e dans 13 d partements 66 des boues produites Seine aval en 2011 Il existe galement une autre voie de valorisation le compostage r alis sur des plateformes situ es dans 18 d partements 25 voir cadre technique page 57 Les boues non conformes sont vacu es vers des Installations de stockage de d chets non dangereux ISDND anciennement centres d enfouissement technique CET de type II au titre de d chets ultimes 9 La fili re de valorisation agricole des boues produites par Seine aval appel es Fertifond P ob it une r glementation tr s stricte qui impose pour chaque plan d pandage l obtention d une autorisation par les pr fets des d partements Seine aval a obtenu en 2003 la certification AFAQ ISO 9001 2000 pour l ensemble de son activit organisation et qualit de service Pour la fili re d pandage des boues l usine est certifi e Qualicert ce qui garantit la tra abilit et la transparence de la fili re ainsi que son int gration dans des pratiques de fertilisation raisonn e Figure 25 Stock de boue destin une valorisation agronomique
26. es et les eaux de pluie Mais progressivement et sur certains territoires deux r seaux distincts ont progressivement t implant s permettant une gestion diff renci e des eaux us es et pluviales On distingue principalement deux syst mes les r seaux unitaires et les r seaux s paratifs figure 3 mais on rencontre galement des syst mes mixtes combinant les deux e Syst me unitaire Un seul collecteur assure la fois le transport des eaux us es et des eaux pluviales I constitue le syst me traditionnel li l volution historique des villes conception simple encombrement r duit dans le sous sol Les caract ristiques de l effluent qualit et quantit sont variables selon les conditions pluviom triques et induisent des risques de d passement de capacit mise en charge Lors des v nements pluvieux l eau pluviale exerce une certaine dilution des eaux us es mais apr s une p riode s che on assiste un nettoyage de la ville le premier flot est tr s charg plomb zinc hydrocarbure sables Bien qu associ e ce syst me tr s r pandu la notion de tout l gout est d sormais proscrire car elle sugg re que tout et n importe quoi peut tre rejet Fa dans le r seau d assainissement Pour aller plus loin HISTOIRE gt L histoire des gouts de Paris e Syst me s paratif C est l orientation choisie depuis les ann es 1970 dans les villes nouvelles et les quar
27. et le suivi des eaux Satese d Wdre et Loire www satese37 fr 43 SCIENCES ET J CHNIQUES COLL GE ET LYC E RAITEMENTS TERTIAIRES Un traitement plus pouss peut tre requis lorsque les eaux trait es sont rejet es dans une zone sensible tel que d fini par la DERU voir encadr page 37 ou destin es un usage particulier zone de baignade zone conchylicole prise d eau pour l adduction d eau potable proximit irrigation agricole besoins urbains arrosage fontaines publiques usage industriel refroidissement On parle alors de recyclage de l eau ou de r utilisation des eaux us es pur es REUE re use en anglais Ces techniques sont notamment utilis es dans les r gions du monde o il existe de fortes p nuries d eau Extr mement on reuses elles sont peu d velopp es en France Un traitement tertiaire consiste par exemple liminer le phosphore r siduel ou les micropolluants biologiques micro organismes ou chimiques mol cules encore pr sents dans les eaux trait es et qui menacent ou interdisent les usages envisag s Dans le cas des micropolluants biologiques on parle de d sinfection de l eau lorsqu il s agit d en diminuer la charge bact rienne et virale Les techniques employ es souvent issues des traitements de potabilisation peuvent tre physiques tamisage microfiltration adsorption sur charbon actif membranes rayonnement ultraviolet chimiques chlore ozone chau
28. et thermique et on utilise l une ou l autre selon les d bits traiter et la nature des compos s liminer 1 D SODORISATION CHIMIQUE L air vici passe par une s rie de lavages visant liminer plusieurs produits polluants l ammoniac le dihydrog ne sulfur et les mercaptans Ces lavages sont en fait des r actions chimiques qui n cessitent un transfert gaz liquide Ils permettent la transformation des produits odorants en produits non odorants dissous Ils sont effectu s dans des tours con ues de sorte qu il y ait une surface de contact importante entre le produit de lavage et l air vici Chaque lavage se fait dans une tour figure 35 e Premi re tour le lavage acide pH 3 Le r actif utilis est l acide sulfurique H SO qui permet de transformer les compos s azot s amines ammoniac Ainsi l ammoniac NH lest transform en sel d ammonium NH 7 e Deuxi me tour l oxydation pH 8 Le r actif utilis est l eau de Javel qui permet la transformation du dihydrog ne sulfur H S en sel dissous Le chlore se trouve donc sous la forme CIO Puis par une s rie d oxydations interm diaires l H S est oxyd en sulfates SO 7 e Troisi me tour le lavage basique pH 11 Le r actif est la soude NaOH qui permet de pi ger des acides gras volatils les m thyls les mercaptans et l H S restant de la deuxi me tour e Quatri me tour le pi geage du chlore gazeux pouvant s chapper Le r
29. extrait avec la biomasse des boues en exc s SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E e Les proc d s de traitements biologiques Les proc d s biologiques peuvent tre regroup s en deux classes naturels et artificiels Les proc d s biologiques naturels reposent sur une puration par le sol associ e parfois de la v g tation pandage sur le sol bassin de lagunage filtres plant s de roseaux Ces techniques extensives sont peu utilis es en France sur des ouvrages de grande capacit du fait notamment des surfaces importantes qu elles n cessitent Ces proc d s biologiques naturels ne sont pas mis en uvre par le SIAAP et ne sont donc pas d velopp s dans ce livret Afin de parfaire l puration biologique d acc l rer les processus et de r duire l emprise fonci re des proc d s biologiques artificiels ont t d velopp s Ils peuvent tre class s en deux grandes cat gories en fonction du mode de culture des bact ries celles ci peuvent libres ou fix es sur un support Pour aller plus loin HISTOIRE gt L exp rimentation de l pandage agricole au XIXe si cle et le choix de l puration biologique Relation entre la charge entrante et l puration biologique Pour un r acteur biologique donn la population bact rienne pr sente d pend de la quantit de pollution carbon e introduite par jour e Si on introduit beaucoup de pollution carbon e on produit beaucoup de boues en exc
30. ne peut pas les visiter Fibre optique Eau potable ie distribution Eau potable f Don Loue ken l 2m l 4m 1 68m gout Collecteur secondaire Collecteur principal Emissaire SIAAP Figure 4 Coupe sch matique d un gout de deux collecteurs et d un missaire 24 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 2 GESTION DES EAUX PAR TEMPS DE PLUIE l urbanisation de nos soci t s s accompagne d une imperm abilisation des sols emp chant l infiltration de la pluie Par cons quent une part toujours croissante de l eau pluviale s engouffre dans le r seau d assainissement Les eaux pluviales constituent un probl me double gard D abord sur le plan quantitatif la variabilit et parfois les grandes quantit s de pr cipitations vont avoir un impact hydraulique notamment la saturation du r seau d assainissement et des stations d puration conduisant des chutes du rendement puratoire existe galement pour les villes et les quartiers situ s basse altitude et proximit des cours d eau des risques d inondation par des remont es via les bouches d gout Ensuite sur le plan de la qualit des milieux aquatiques lorsque le r seau d assainissement sature il arrive que des eaux pluviales se d versent directement dans un cours d eau avec tous les polluants dont elles se sont charg es sur leur parcours Mais le d versement peut aussi tre constitu d un m lange d eaux us es et pluviales ave
31. nergie les boues cuites pr chauffant les boues traiter Le conditionnement thermique am liore l aptitude des boues la filtration une siccit de 40 55 pouvant tre obtenue apr s d shydratation et cela sans avoir ajouter de r actif Le poids de mati re s che diminue mais une partie non n gligeable de pollution est remise en circulation par hydrolyse thermique Les boues sont ensuite trait es pour liminer les gaz odorants qu elles contiennent stripping d gazage par insufflation d air et d cant es afin de diminuer le volume d shydrater Les gaz provenant du traitement sont d sodoris s par incin ration Extraction des boues cuites changeur Cuiseur de chaleur IER Alimentation en boues paissies Injection de vapeur d eau 200 C SIAAP Dominique Soul Figure 30 Conditionnement thermique b Atelier de cuisson r acteurs de cuisson et changeur a Sch ma de fonctionnement de chaleur Seine aval 54 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Conditionnement par traitement chimique Afin d am liorer les tapes de l paississement ou de la d shydratation la boue peut tre conditionn e de fa on chimique par l ajout de r actifs Ces r actifs sont de deux types e min ral avec le chlorure ferrique et la chaux Le chlorure ferrique est g n ralement associ la chaux pour am liorer la filtrabilit de la boue Il peut aussi tre associ des polym res
32. permet une exploitation plus souple qui facilite l entretien des membranes leur lavage etc C est ainsi que fonctionnent les bior acteurs membranes figure 24 Ces derniers pr sentent l avantage d un important gain de place mais ils sont co teux notamment sur le plan nerg tique La n cessaire protection des membranes sensibles aux mati res en suspension requiert en amont un pr traitement plus pouss avec notamment un tamisage de l ordre de 1 mm R acteur Espace de s paration biologique membranaire Gate ds l eau filtr e GE perm at ntr e des deg eaux us es e Injection eau lors du retrolavage Injection air Syst me Cassette sortie des boues en exc s oxyg nation membranaire SIAAP Sg Figure 24 Bior acteur membrane F Ohe a Sch ma de fonctionnement b Cassette membranaire Dans le cadre de la refonte de Seine aval voir fiche Seine aval page 69 la majeure partie de l eau sera trait e par biofiltration Toutefois 200 000 250 000 m jour seront trait s par boues activ es s paration membranaire Ce dispositif permettra d assurer la production d eau industrielle de grande qualit et de contribuer l obtention d un effluent global r pondant des crit res tr s stricts dans l optique du respect de la Directive cadre sur l eau encadr r glementaire page 11 4 MICROPOLLUANTS Dans les stations conventionnelles de traitement des eaux us es l limination des micropolluants n
33. populations bact riennes clarification des eaux en provoquant une mortalit non n gligeable Pour aller plus loin Pour aller plus loin GEOGRAPHIE SCIENCES DE LA VIE gt Les micro organismes responsables gt Les micro organismes des eaux des maladies hydriques douces franciliennes Parmi tous ces micro organismes purateurs ce sont essentiellement les bact ries qui assurent l puration des pollutions Les autres micro organismes ont davantage un r le de r gulation des populations bact riennes e Les r actions de d gradation des pollutions dissoutes Les bact ries puratrices pr existent dans le r seau d gouts et sont v hicul es jusqu aux stations d puration Ce sont les conditions environnementales concentration en dioxyg ne dissous temp rature potentiel redox lumi re PH etc et les param tres de dimensionnement temps de s jour ge des boues maintenus par l purateur dans chaque bassin qui permettent de s lectionner les populations adapt es chaque type de pollution La pr sence ou non d oxyg ne d termine trois types de milieux a robie milieu a r pr sence d oxyg ne le plus souvent par a ration forc e anoxie pas d a ration les nitrates constituent la seule source d oxyg ne pour certaines bact ries ana robie pas d oxyg ne dissous ni de nitrates Comme cela a t pr sent pages 17 et 18 les mati res dissoutes peuvent tre d crites selon une typologie regro
34. pouss e OPERA qu mon i 7 ER r Di A Tuyeux de foncage ZA de pouss e EN EA ESER a TA BPR a Ai E Uy ei 3 SCH eg aber fi SPA UN SIAAP 3 i ric Lafon Figure 39 Creusement l aide d un micro tunnelier b T te de tunnelier dans la galerie a Sch ma de fonctionnement d attaque du puits Mass na du tunnel r servoir lvry Mass na TIMA Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt La restauration de la Bi vre une rivi re gout STATIONS DE POMPAGE l tendue et la topographie du territoire du SIAAP ne permet pas la mise en place d un r seau int gralement gravitaire Plusieurs sites de relevage et de refoulement sont donc diss min s en agglom ration parisienne notamment au sud est de Paris afin de permettre le transport des eaux us es jusqu leur destination Le SIAAP g re une vingtaine de stations de pompage dont la plupart sont des postes de relevage La hauteur de rel vement des eaux varie entre 1 et 30 m selon les sites Certaines usines de traitement des eaux us es font aussi office de stations de relevage Seine centre Colombes Hauts de Seine Clichy Hauts de Seine figure 40 Charenton Val de Marne Mais on compte surtout des postes isol s de moindre capacit par exemple les stations de pompage de Pompadour Cr teil Val de Marne de S same Valenton Val de Marne de Crosne Essonne SIAAP 65 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 3
35. pr servation des milieux aquatiques dans lesquels l eau pur e par les stations d puration est d vers e Par cons quent la qualit de l eau rejet e dans les cours d eau s am liore continuellement gr ce des rendements puratoires sans cesse en progr s D autres contraintes guident les choix technologiques li s l assainissement le contexte g ographique local les moyens financiers disponibles ainsi que les exigences soci tales Longtemps synonymes de nuisances notamment olfactives les stations d puration doivent d sormais r pondre aux exigences des populations riveraines qui souhaitent pr server leur cadre de vie Le traitement des boues d puration des fum es et des odeurs n cessite des technologies tout aussi complexes que celles du traitement des eaux Ce livret s attache expliquer les m canismes particuli rement complexes mis en uvre dans l assainissement domaine bien souvent m connu Avant d tudier les proc d s d assainissement il est indispensable de conna tre les caract ristiques des eaux us es La premi re partie de ce livret propose une description des pollutions et des param tres qui permettent de les mesurer Les proc d s scientifiques sont ensuite d taill s dans les parties suivantes ainsi que les techniques d puration des eaux des boues et des odeurs Parall lement ces techniques sont expos es de mani re plus concr te travers la pr sentation des quipements du SIAAP l
36. proc d des boues activ es avec un proc d de s paration par membranes constitue une solution int ressante lorsque des contraintes r glementaires tr s strictes sont impos es Dans ce proc d la clarification est assur e par des membranes Il n y a pas de traitement tertiaire proprement parler m me si les performances sont comparables puisque les bact ries et des mol cules peu ou pas biod gradables sont galement retenues Dans l usine Seine Mor e du SIAAP les membranes d ultrafiltration coupl es une boue activ e permettent d assurer l puration biologique et de d livrer une eau pur e compatible avec la r ouverture de la Mor e rivi re dans laquelle sont rejet es les eaux objet du zoom de la fiche Seine Mor e page 74 MICROFILTRATION ULTRAFILTRATION NANOFILTRATION FILTRATION CONVENTIONNELLE OSMOSE INVERSE E Cheveu EE Emulsion d huile ries W Colloides Pens SAS Prot ines BR Antibiotiques BE en BR Virus 0 1 1 10 102 103 10 105 nm SIAAP Figure 23 Domaines de s paration des techniques membranaires gradient de pression 34 http forums futura sciences com technologies 100028 separation membranes html 45 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les bior acteurs membranes Dans le proc d des boues activ es s paration membranaire les membranes sont le plus souvent install es dans un bassin s par du r acteur biologique ce qui
37. production de biogaz figure 45 dont le principal constituant est le m thane CH Le biogaz offre deux types de valorisation nerg tique e lectricit produite m caniquement par des turbines gaz et consomm e sur place e chaleur r cup r e sur les turbines gaz 80 C produite par les chaudi res eau 80 C et vapeur 180 C pour le conditionnement thermique des boues et le chauffage des locaux et des digesteurs SIAAP Le Bar Flor al E Facon Figure 45 Sph re de stockage du biogaz Seine aval 48 Pour plus d information consulter le site sur la refonte de Seine aval www seineavaldemain siaap fr SCIERCES ET TECHAIGUES COINEGE ET CEE ppt tre RAC Le d u SEINE AMONT SAM DOUBLE CIRCUIT DOUBLE TECHNICIT e Localisation Valenton Val de Marne e Destination des eaux pur es la Seine e Date de mise en service 1987 et 1992 capacit de 150 000 m j puis 300 000 m j deuxi me tranche en 2004 e Superficie 70 ha e Profil deux circuits de traitement parall les construits vingt ans d intervalle Seine amont 1 1987 et Seine amont 2 2004 e Particularit premi re usine du SIAAP effectuer le traitement de l azote par le principe des boues activ es cf IIl C cadre sur la pollution azot e page 38 e Rayon d action Val de Marne et vall e de la Bi vre dont une partie de l Essonne et des Yvelines quelques communes de la
38. quelques stations d puration de plus grande capacit Le Code de la sant publique oblige les propri taires des habitations donnant sur une voie publique surplombant un r seau de collecte s y raccorder De son c t la collectivit en charge de l assainissement assure un service de collecte et de transport des eaux us es en change d une participation sous forme de redevances per ues par le biais de la facture d eau L assainissement non collectif Treize millions de Fran ais ne disposent pas d un syst me d assainissement collectif sur le lieu de r sidence en revanche leur habitation doit tre dot e d un syst me d assainissement individuel La France est le premier pays europ en en nombre d ouvrages d Assainissement non collectif ANC avec quelque 5 millions d ouvrages Ce secteur a t r organis par la loi sur l eau de 1992 avec la cr ation de services publics d assainissement non collectif SPANC Les communes ou groupements intercommunaux qui ne disposent pas de syst me d assainissement collectif doivent mettre en place un SPANC ch ance au 31 d cembre 2005 Le retard pris par les collectivit s dans la cr ation des SPANC a conduit la publication en 2009 de trois arr t s qui renforcent leurs comp tences Les communes doivent obligatoirement identifier les zones relevant de l ANC de celles relevant de l assainissement collectif contr ler les installations d ANC existantes mettre en place un contr
39. salle de contr le de MAGES 67 TE B USINES DU SIAAP Figure 43 L gende des diff rents proc d s d puration des usines du SIAAP 68 Figure 44 Usine Seine aval 69 Figure 45 Sph re de stockage du biogaz Seine aval 69 Figure 46 Usine Seine amont 70 Figure 47 Bassin de d phosphatation biologique Seine amont 70 Figure 48 Usine Seine centre 71 Figure 49 Fours d incin ration des boues de nuit Seine centre 71 Figure 50 Usine Seine Gr sillons 72 Figure 51 Centre de gestion automatis e Seine Gr sillons 72 Figure 52 Usine Marne aval 73 Figure 53 Installation d un four lit de sable fluidis Marne aval 73 Figure 54 Usine Seine Mor e vue en image de synth se 74 Figure 55 Membranes d ultrafiltration 74 C PR SENTATION D UNE FILI RE COMPL TE L EXEMPLE DE L USINE SEINE CENTRE Figure 56 quipements en place dans l usine Seine centre 77 Figure 57 Fili res de traitement des eaux et des boues et d sodorisation de Seine centre 78 D LA CONSTRUCTION D UNE USINE DE TRAITEMENT AU SIAAP Figure 58 Construction des quipements DERU Seine aval 80 AUTEURS CONSEILLERS SCIENTIFIQUES 87 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET A RETROUVEZ LES AUTRES LIVRETS DANS LA M ME COLLECTION LA CIT DE L EAU ET DE L ASSAINISSEMENT LA CIT DE L EAU ET DE L ASSAINISSEMENT l assdinis ement mieux g lO ee UX tior le selle Les enjeux cologiq
40. taux d oxyg ne dissous dans l eau n faste l ensemble de la faune vivant dans les cours d eau Cela conduit ainsi la disparition rapide des esp ces de poissons les plus exigeantes en oxyg ne dissous tels les salmonid s La mesure de la pollution carbon e se fait l aide de deux param tres aux modes op ratoires particuliers La Demande Biochimique en Oxyg ne cinq jours DBOS5 La DBOS value la quantit d oxyg ne pr lev e au milieu naturel en cas de d versement d eau us e L analyse consiste m langer un peu d eau us e de l eau pure satur e en oxyg ne et laisser le flacon ferm une temp rature de 20 C l obscurit pendant cinq jours Les micro organismes pr sents vont consommer rapidement l oxyg ne dissous pour d grader une partie de la mati re organique On mesure alors l oxyg ne dissous restant et par diff rence on obtient la quantit d oxyg ne consomm en mg par litre d effluent On a reproduit en laboratoire ce qui se passe dans une rivi re bien oxyg n e o l on d verse une eau us e L analyse dure cinq jours car cela correspond la dur e pendant laquelle on est s r que seules les mati res carbon es seront consomm es Certains proposent cependant une autre explication indiquant que ces cinq jours couvrent la dur e moyenne d coulement des rivi res anglaises l o cette analyse a t mise au point l inconv nient majeur de cette mesure est sa dur e un autre param
41. 48 2 Valorisation agricole 48 3 Mise en d charge 50 C PROC D S DE TRAITEMENT DES BOUES 1 Digestion 51 2 paississement 51 3 Conditionnement 51 4 D shydratation 51 5 Stabilisation 52 6 Incin ration 52 V TRAITEMENT DES ODEURS 59 A CARACT RISTIQUES DES ODEURS EN STATION D PURATION B PROC D S DE D SODORISATION 1 D sodorisation chimique 61 2 D sodorisation physico chimique 62 3 D sodorisation biologique 62 4 D sodorisation thermique 62 VI ASSAINISSEMENT AU SIAAP 63 A R SEAU DU SIAAP 1 Collecteurs et missaires 64 2 Stations de pompages 65 3 Ouvrages de stockage 66 4 Gestion des flux 67 B USINES DU SIAAP 1 Usines de pr traitement 68 2 Usines d puration 68 C PR SENTATION D UNE FILI RE COMPL TE LEXEMPLE DE L USINE SEINE CENTRE D CONSTRUCTION D UNE USINE DE TRAITEMENT AU SIAAP GLOSSAIRE 81 TABLE DES ILLUSTRATIONS 85 9 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET A MOI o n rd 10 de assainissement L assainissement comprend l ensemble des techniques permettant de collecter de transporter et de traiter les eaux us es I faut distinguer l assainissement collectif dans lequel des ouvrages sont mis en commun pour transporter et traiter les eaux us es et l assainissement non collectif galement appel assainissement individuel ou assainissement autonome o la collecte et le traitement sont propres chaqu
42. ENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Seine aval SN Seine centre La Briche Seine Gr sillons Cu CH E Bi vre Zone de collecte du SIAAP Usines d puration Bassins de stockage Bassin de La Plaine Saint Denis 165 000 m Bassin Proudhon Paris 17 000 m Complexe des Cormailles bassin puits Ivry sur Seine 55 000 m Bassin d Arcueil Arcueil 24 000 m Bassin EV3 de Vitry sur Seine 55 000 m Bassin de L Ha les Roses 84 200 m Bassin d Antony 115 000 m Bassin des Brouillards Dugny 90 000 m Seine Mor e Marne aval Marne Seine amont SIAAP O Usines de pr traitement Emissaires Tunnels r servoirs Tunnel r servoir lvry Massena 100 000 m Tunnel r servoir Ru de Ch tenay 34 500 m Tunnel r servoir Blagis Cachan 25 000 mg Liaison Cachan Charenton 110 000 m 63 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E SEAU DU SIAAP 1 COLLECTEURS ET MISSAIRES Dans l agglom ration parisienne les diff rentes cat gories de r seaux ne sont pas g r es par les m mes collectivit s La collecte gouts collecteurs secondaires est assur e par les communes ou les syndicats intercommunaux le premier niveau de transport collecteurs principaux par les d partements puis le transfert collecteurs et missaires jusqu aux stations d puration par le SIAAP Le SIAAP transporte chaque jour par temps sec 2 3 million
43. ES DE CANALISATION Il existe des canalisations d eaux us es de forme et diam tre diff rents Elles sont dimensionn es en fonction du nombre d habitants concern s et donc du d bit recevoir de la prise en charge ventuelle des eaux de ruissellement et des autres r seaux circulant dans ces canalisations principalement des conduites d eau potable et de fibres optiques pour le t l phone et Internet La visite publique des gouts de la ville de Paris permet d approfondir ce sujet et de d couvrir le m tier des goutiers titre d exemple voici diff rents types d ouvrages implant s en agglom ration parisienne figure 4 e gouts l mentaires de forme ovo de et d une largeur comprise entre 1 et 1 30 m Ils sont pr sents sous chaque rue e collecteurs secondaires de forme ovo de et d une largeur comprise entre 1 30 et 3 m Ils ont la particularit de poss der une banquette pour la circulation des goutiers et une cunette qui est le canal d coulement de l eau en temps sec en temps de pluie toutes les canalisations peuvent se remplir partiellement ou totalement on dit qu elles se mettent en charge e collecteurs principaux de forme ovo de et de 3 6 m de large Ils poss dent une cunette de 3 5 m et deux banquettes de visite Ils sont en g n ral situ s sous les boulevards e missaires gouts ronds de 2 50 6 80 m de diam tre Ils transportent les eaux us es vers les stations d puration On
44. GE Premi re tape du pr traitement destin e retenir les d chets volumineux au moyen de grilles DESSABLAGE tape du pr traitement destin e retirer les sables et mati res min rales lourdes d pos es au fond du bassin DESHUILAGE OU D GRAISSAGE tape du pr traitement destin e retirer les graisses remont es la surface du fait de leur densit plus faible que celle de l eau DIGESTEUR Enceinte au sein de laquelle le proc d de m thanisation permet de produire du biogaz EAU PUR E Eau d barrass e de ses diverses pollutions par un syst me d assainissement Leau pur e est rejet e dans une rivi re sans que cela nuise l cosyst me mais elle n est pas potable EAU US E Eau charg e de divers polluants apr s avoir t utilis e Les eaux us es comprennent les eaux domestiques douche toilettes vaisselle lessive etc industrielles et pluviales 82 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E GOUT Le r seau public de collecte est l appellation qui depuis la loi sur l eau de 2006 remplace le terme gout Il recueille les eaux us es d une ville eaux domestiques m nag res et de toilettes industrielles parfois pr trait es et eaux pluviales et les vacue vers une station d puration Il comprend les canalisations g r es par les communes collectant les eaux des habitations et les d partements les collecteurs recueillant l eau de ces canalisations et les
45. IQUES COLL GE ET LYC E ROC D S DE TRAITEMENT DES BOUES Il existe des traitements pr alables qui ont deux objectifs e la r duction du volume des d chets limination de l eau e la r duction de leur pouvoir fermentescible limination des micro organismes et des odeurs Les traitements appliqu s aux boues s effectuent en plusieurs tapes ces derni res sont modulables selon la fili re retenue mais les principes g n raux demeurent les m mes Les diff rentes techniques et quipements qui leur sont associ s sont indiqu s en rose et font l objet d encadr s sur les pages suivantes 1 DIGESTION La digestion ana robie des boues aussi appel e m thanisation est un processus biologique naturel de d gradation de la mati re organique en l absence d oxyg ne L nergie et les mat riaux lib r s servent pour une petite partie la synth se de nouvelles bact ries n cessaires au maintien du processus La majeure partie de la mati re organique fermentescible est convertie en m thane et en dioxyde de carbone C est le biogaz r utilis pour produire de l nergie La digestion ana robie n est pas une tape syst matique elle r pond plusieurs objectifs e r duire le caract re fermentescible en liminant au maximum environ 50 de la partie volatile des boues e obtenir une boue relativement stabilis e e r cup rer de l nergie en cr ant du biogaz valorisation nerg tique
46. ISSEMENT EN PHYSIQUE CHIMIE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE ET TECHNOLOGIE l assainissement est le terme g n rique pour la gestion des eaux pollu es par l activit humaine Il recouvre des proc d s physiques chimiques et biologiques et des technologies vari es pour assurer la collecte le transport et le traitement des eaux dites us es l assainissement est un domaine technique et scientifique relativement r cent dans l histoire de l humanit Si les plus anciens vestiges d gouts attribu s la civilisation de la vall e de l Indus datent de plusieurs milliers d ann es les premi res exp rimentations d puration des eaux us es datent de la fin du XIX si cle Les avanc es scientifiques et technologiques au cours des derni res d cennies sont particuli rement saisissantes Cette volution rapide explique en partie les choix techniques diff rents des stations d puration de l agglom ration parisienne profitant des progr s technologiques mis disposition Les avanc es scientifiques et technologiques ont t contraintes et acc l r es par une r glementation fran aise et europ enne de l eau de plus en plus exigeante La l gislation visait dans un premier temps am liorer la qualit de l eau pour la protection de la sant humaine face aux risques sanitaires graves li s aux eaux us es Une fois ces risques contenus la r glementation sur l eau a pris une dimension environnementale et s est attach e la
47. LA CIT DE L EAU ET DE L ASSAINISSEMENT Ge LIVRET DrZermtaule l assainissement se d finit comme l ensemble des techniques de collecte de transport et de traitement des eaux us es permettant de rejeter des eaux pur es dans le milieu naturel D velopper le th me de l assainissement am ne d passer la technique mise en uvre c est une porte d entr e vers les th mes de l am nagement du territoire de l cologie ou encore de l histoire des soci t s autour de l eau C est un levier pour la compr hension des interactions entre l Homme et les l ments de la plan te Chacun de nous est acteur de la gestion de l eau et agit de fa on d autant plus responsable qu il en comprend les m canismes Soucieux de participer l effort global de responsabilisation cologique des citoyens notamment des plus jeunes et d sireux de r pondre aux attentes des enseignants le SIAAP propose une collection de livrets p dagogiques offrant une approche compl te de l assainissement Les livrets de La Cit de l Eau et de l Assainissement LA COLLECTION LES LIVRETS DE LA CIT DE L EAU ET DE L ASSAINISSEMENT Apr s l assainissement en r gion parisienne et la pr servation des milieux aquatiques livret dit en 2009 et con u pour les coles l mentaires le SIAAP propose un outil destin aux enseignants du secondaire de la r gion parisienne Les m mes th mes cycle technique de l eau pura
48. LYC E ORIGINE ET CARACT RISATION DES EAUX US ES Le syst me d assainissement collectif est souvent compar une cha ne constitu e de quatre maillons Pollutions des eaux R seau de collecte et Station d puration s ve de Milieu r cepteur chapitre I B de transport chapitre Il chapitres II1 IV V VI Ces maillons sont indissociables Les deux premiers conditionnent le Pour aller plus loin flux de pollution traiter par la station d puration Le milieu r cepteur SS SCIENCES DE LA VIE de par le degr de protection qu il exige d termine l efficacit et la gt Les impacts de l Homme fiabilit des ouvrages de d pollution sur ies milieuxaguatigues L eau est un vecteur essentiel des diff rents r sidus de l activit humaine Qu on lave la vaisselle un v tement qu on tire la chasse d eau ou que l eau d orage ou un agent communal lavent les chauss es et entra nent les d tritus vers le caniveau il s agit chaque fois de d placer et d vacuer un produit ind sirable vers une destination souvent m connue la station d puration 1 DIFF RENTS TYPES D EFFLUENTS Le r seau de collecte et de transport de l agglom ration parisienne est majoritairement unitaire Cela signifie que les eaux de ruissellement pluie nettoyage des rues rejoignent le m me circuit de transport et d assainissement que les eaux pollu es par les activit s domestiques et in
49. NIQUES COLL GE ET LYC E COLLO DE Particule tr s fine qui ne d cante pas naturellement COMPOSTAGE Fili re de valorisation des boues reposant sur le m lange de boues d shydrat es et de co produits d chets verts ordures m nag res etc permettant d obtenir un compost par la transformation d une partie de la mati re organique d grad e par des bact ries en gaz carbonique eau et mati re min rale assimilable par les v g taux CUNETTE Canal d coulement de l eau us e situ au fond du collecteur et entour d une ou deux banquettes de visite qui le surplombent D B TISSAGE Action consistant d coller et faire tomber des plaques de boues d shydrat es appel es g teaux serr es entre les plateaux d un filtre presse Le d b tissage peut tre manuel ou automatique selon l quipement en place D CANTATION PRIMAIRE Technique physique qui permet d liminer les particules en suspension en les laissant se d poser dans un bassin puis en les retirant l aide d un racleur et d une pompe La technique devient physico chimique si l on utilise des r actifs pour rendre plus efficace le processus Cette tape conduit la production de boues D CHET ULTIME D chet qui ne peut plus tre susceptible d tre trait dans les conditions techniques et conomiques du moment notamment par extraction de la part valorisable ou par r duction de son caract re polluant ou dangereux D GRILLA
50. R AMBULE MODE D EMPLOI DU LIVRET SCIENCES ET TECHNIQUES ET INSERTION DANS LES PROGRAMMES I CADRE G N RAL DE L ASSAINISSEMENT 10 A CONTEXTE R GLEMENTAIRE ET G OGRAPHIQUE 1 Assainissement en France 10 2 Assainissement en agglom ration parisienne 13 B ORIGINE ET CARACT RISATION DES EAUX US ES 1 Diff rents types d effluents 14 2 Caract risation des l ments polluants 16 Il COLLECTE ET TRANSPORT DES EAUX US ES 21 A CARACT RISTIQUES DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT 1 Deux principaux types de r seaux 21 2 Principes hydrauliques 22 3 Caract ristiques de fonctionnement 23 B DESCRIPTION DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT 1 Diff rents mod les de canalisations 24 2 Gestion des eaux par temps de pluie 25 IL TRAITEMENT DES EAUX US ES 26 A PR TRAITEMENTS 1 D grillage 26 2 Tamisage 27 3 Dessablage 28 4 D graissage 29 B D CANTATION PRIMAIRE 1 D cantation 31 2 D cantation physico chimique 33 C TRAITEMENTS SECONDAIRES 1 Cultures libres 39 2 Cultures fix es 41 D TRAITEMENTS TERTIAIRES 1 D phosphatation tertiaire 44 2 D sinfection ultraviolet 44 3 Membranes 45 4 Micropolluants 46 8 T SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E IV TRAITEMENT DES BOUES 47 A CARACT RISTIQUES DES BOUES B DEVENIR DES BOUES 1 Incin ration et valorisation nerg tique
51. Seine Saint Denis et de la Seine et Marne et les eaux de pluie des ouvrages de stockage du sud est parisien e Population concern e 2 4 millions d habitants e Capacit de traitement 800 000 m d eau j extensible par temps de pluie 1 500 000 m gr ce son unit de d cantation acc l r e principe de clarifloculation qui d barrasse en acc l r la fraction particulaire de la SIAAP Figure 46 Usine Seine amont pollution e Performances puratoires MES 98 carbone DBO 99 azote global NGL 70 phosphore total 86 e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation et puration biologique par boues activ es zoom Boues digestion centrifugation s chage thermique avec valorisation agronomique et incin ration e Dur e des traitements de l eau ses 3 ou 25 h LA D PHOSPHATATION BIOLOGIQUE La r glementation impose d liminer les phosphates afin de prot ger les milieux aquatiques de l eutrophisation La d phosphatation physico chimique est la technique la plus r pandue cf IIl B 2 page 33 mais elle pr sente des inconv nients notamment la production de volumes importants de boues et une forte consommation de r actifs Des recherches ont donc t men es sur la d phosphatation biologique qui ne pr sente pas les inconv nients de la technique pr c dente cf III C cadre sur la pollution phosphor e page 38 Elle fait intervenir su
52. a coli peut doubler toutes les vingt minutes Au bout de huit heures elle compte 2 cellules 16 777 216 soit le nombre d habitants de la m gapole Osaka Kyoto Kob Le temps que met une population pour doubler le temps de g n ration est un param tre important pour le traitement des eaux Il varie en fonction des esp ces et des SCH EN conditions environnementales consid r es Les bact ries Ks figure 12 constituent le principal groupe impliqu dans l puration des eaux la fois du fait de leur forte pr sence dans les eaux us es et les mati res f cales un gramme de f ces contient 101 bact ries et de leur capacit d grader les pollutions Figure 12 Bact ries Boue activ e observ e au microscope optique contraste de phase x 200 Bact rie filamenteuse 7 Liquide interstitiel Les protozoaires Ce sont des organismes unicellulaires de taille plus importante que celle des bact ries entre 10 et 300 um Leur croissance est plus lente Leur morphologie est plus en diff renci e certains poss dent des cils cili s d autres des flagelles flagell s ou encore des pseudo pieds ari rhizopodes Les protozoaires figure 13 se nourrissent PG de mati re organique ils sont organotrophes et de ee bact ries libres ou fix es Ils vont donc participer la pied d pollution de l eau et sa clarification Figure 13 Protozoaires cili s bouquet de P ritriches Vorticel
53. actif utilis est le thiosulfate de sodium Na SO Cette derni re tour est facultative Supprime Supprime Supprime Supprime NH amines HS mercpactans Cl Atmosph re Mat riau de garnissage Alimentation Acide Javel Soude Thiosulfate en air vici sulfurique de sodium pH 3 pH 8 pH 11 SIAAP Figure 35 D sodorisation chimique a Sch ma de fonctionnement b Tours de d sodorisation chimique Seine aval SIAAP Le Bar Flor al E Facon 61 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 2 D SODORISATION PHYSICO CHIMIQUE La d sodorisation physico chimique est de deux types un proc d r versible appel adsorption et un proc d combinant l adsorption et des r actions chimiques irr versibles appel chimisorption e L adsorption proc d par lequel une substance est attir e et retenue la surface d une autre La capacit d limination d un adsorbant a un rapport direct avec sa surface totale qui s tend jusqu l int rieur du solide La vitesse d adsorption est inversement proportionnelle la taille du produit filtrant e La chimisorption proc d en deux phases D abord les adsorb s sont physiquement retenus l int rieur de l adsorbant Ensuite ils r agissent chimiquement il s agit d une r action d oxydation instantan e et irr versible qui d grade l H S en SO 3 D SODORISATION BIOLOGIQUE L air vici contenant les produits odorants traverse un matelas
54. anioniques e organique avec les polym res Il existe plusieurs centaines de polym res qui se pr sentent sous la forme de poudres ou de liquides Les polym res les plus souvent employ s sont de type cationique Ils sont ajout s en faible quantit D shydratation par filtration sous presse Des plateaux verticaux vid s et recouverts de toiles filtrantes sont dispos s en batterie et maintenus les uns contre les autres par des v rins hydrauliques figures 31a b L espace ainsi am nag entre chaque plateau est aliment de fa on continue en boue conditionn e par l interm diaire d une pompe haute pression Une fois le filtre rempli l alimentation en boue d shydrater et le syst me de v rins hydrauliques provoquent la mont e en pression l int rieur du filtre 15 bars L eau est vacu e travers une toile filtrante figure 31c En fin de cycle soit apr s quatre heures la pression maximale est atteinte et l alimentation est arr t e Apr s d pressurisation les plateaux sont s par s afin d vacuer successivement les g teaux form s On appelle cette op ration phase de d b tissage Les boues ainsi trait es contiennent environ de 30 50 de mati res s ches selon le conditionnement Filtre presse vide et ferm En cours de filtration D b tissage B li Injection EG es boues lt Evacuation de l eau filtrat Lib ration Figure 31 Filtration sous presse L des g teau
55. as la gestion de l assainissement non collectif en France Dans un syst me d assainissement collectif la collecte se fait la sortie des habitations et des entreprises Le transport est assur par des r seaux souterrains dont le diam tre est de plus en plus grand afin d absorber des d bits de plus en plus importants Le traitement est op r dans des stations d puration Enfin les eaux pur es sont rejet es dans le milieu naturel un cours d eau dans la majorit des cas Dans l agglom ration parisienne la collecte et le transport des eaux us es sont assur s par diff rents acteurs communes groupements de communes d partements et SIAAP mais le traitement des eaux us es est r alis par un unique acteur le SIAAP le Service public de l assainissement francilien Son acronyme signifie Syndicat Interd partemental pour l Assainissement de l Agglom ration Parisienne Cet tablissement public assimil une collectivit territoriale regroupe quatre d partements constitutifs Paris Hauts de Seine Seine Saint Denis Val de Marne mais sa zone de collecte s tend sur certaines communes de la Seine et Marne des Yvelines de l Essonne et du Val d Oise pour un total de 286 communes sur un territoire de collecte de 2 000 km figure 1 Il est le seul syndicat interd partemental d assainissement en France Figure 1 La zone de collecte du SIAAP SIAAP 13 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET
56. atre heures La diffusion d air permet d assurer deux fonctions l oxyg nation n cessaire la croissance des bact ries et le brassage des flocs bact riens qui sont ainsi maintenus en suspension Dans la plupart des cas l injection d air comprim se fait depuis le fond du bassin par des turbines et des brosses et entra ne la formation de bulles d air dans l eau c est le cas au SIAAP parfois elle est r alis e en surface e Le d canteur secondaire ou clarificateur Dans le d canteur secondaire les flocs bact riens d cantent lib rant ainsi l eau pur e c est la clarification Les boues secondaires ou biologiques obtenues sont ensuite renvoy es dans le bassin d a ration afin de conserver et de r utiliser la biomasse puratrice tandis que l eau pur e est vacu e par surverse pour rejoindre le plus souvent le milieu naturel R guli rement une partie des boues provenant de la croissance bact rienne boues en exc s est extraite et transf r e vers la fili re de traitement des boues pour maintenir une population constante Les proc d s par boues activ es pr sentent certains inconv nients li s notamment l incompatibilit de la vie des micro organismes avec certains effluents ceux contenant des produits chimiques par exemple Par ailleurs l emprise au sol des bassins d a ration et des clarificateurs est importante car les ouvrages sont volumineux Cependant cette technique b n ficie de co ts d investiss
57. c donc une charge polluante encore plus importante Une bonne gestion hydraulique des flux permet la pr servation des cosyst mes aquatiques et la protection des zones vuln rables aux inondations En r seau unitaire il s agit de stocker temporairement un m lange d eaux pluviales et d eaux us es Selon la conception du r seau il est possible d envisager plusieurs destinations pour les eaux exc dentaires de temps de pluie e Les bassins de retenue ou de r tention utilis s en r seau s paratif Ils stockent l eau de pluie exc dentaire vis vis de la capacit instantan e du r seau et permettent d viter une inondation Cette eau est ensuite restitu e la fin de l pisode pluvieux e Les bassins d orage ou de stockage utilis s en r seau unitaire Le r le de ces bassins de forme bassin tunnel et de dimensions tr s variables est de retenir le premier flot le plus pollu afin de l envoyer ensuite dans une station d puration C est le principe de stockage restitution Un premier traitement peut tre effectu sur place Ces bassins pr servent davantage le milieu naturel ce qui a encourag de nombreuses r alisations ces derni res ann es notamment en r gion parisienne voir les ouvrages de stockage du SIAAP VLA 3 page 66 et figure 41 e Les d versoirs d orage utilis s en r seau unitaire En cas de pr cipitations tr s importantes leur fonction est d vacuer une partie des eaux pluviales vers un cours d
58. ccessivement deux types de bact ries des bact ries ana robies qui relarguent des orthophosphates leur permettant de stocker plus d nergie dans la cellule et des bact ries a robies qui r absorbent ces phosphates ainsi qu une quantit de phosphore suppl mentaire La biomasse est donc expos e une alternance de phases ana robies et a robies ce qui favorise la croissance de bact ries capables d accumuler des phosphates Lors de la mise en place de la deuxi me tranche de Seine amont en 2004 il a t d cid de proc der l limination du phosphore par voie biologique figure 47 En ce qui concerne la premi re tranche une d phosphatation tertiaire physico chimique a t mise en place pour r pondre la r glementation d Figure 47 Bassin de d phosphatation biologique Seine amont d d Wl SCIENCES ET TECHNIQUES COULEGE ET LYC E SIAAP SEINE CENTRE SEC LA PREMI RE USINE NOUVELLE G N RATION e Localisation Colombes Hauts de Seine e Destination des eaux pur es la Seine e Date de mise en service 1998 e Superficie 4 ha e Profil usine pr sentant des techniques d assainissement qui offrent d excellentes performances puratoires et une dur e de parcours de l eau dans l usine tr s courte e Particularit conception architecturale novatrice pour la premi re usine du SIAAP tre compacte et enti rement couverte pour viter les nuisances e Rayon d actio
59. ce n tait pas suffisant notamment lors des travaux de maintenance de ces quipements deux cinq fois par an en moyenne la Bi vre tait alors utilis e pour les seconder Les eaux us es sont d sormais dirig es vers ce nouveau collecteur en lieu et place de la rivi re En raison de la densit de l urbanisation et de la circulation en surface les travaux ont t effectu s en souterrain par un micro tunnelier t l command et guid par laser figure 39 Le chantier a dur plus de deux ans entre 2009 et 2011 en raison de contraintes techniques Le creusement de 18 puits au fur et mesure de l avancement du micro tunnelier a t n cessaire Ce dernier ne pouvant creuser qu en ligne droite son trajet a t divis en tron ons rectilignes 64 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E aujourd hui une l g re courbure peut tre obtenue avec ce type de mat riel chaque tron on la machine a t descendue par un puits de travail puis est ressortie l autre extr mit par un autre puits chaque fois il a fallu descendre les segments du collecteur les raccorder ensuite bout bout cela raison de 8 9 m par jour Container de traitement g du marinage criblage mk centrifugeuse rt LE WAT H EE Poste de pilotage vacuation des d blais d Injection de lubrifiant et de bentonite argile pour combler le vide creus
60. cro tamisage pour des mailles comprises entre 0 15 et 2 mm micro tamisage pour des mailles comprises entre 30 et 150 um Il existe plusieurs technologies tamis fixe filtrant vibrant rotatif figure 6 La r cup ration et l vacuation des d chets est similaire celle qui est faite pour le d grillage i Li K R cup ration Zl des d chets Rampe d arrosage Eau tamis e SIAAP Figure 6 Tamisage rotatif a Sch ma de fonctionnement b Tamiseur Marne aval SCIENCES ET TECH UES COLL GE ET LYC E Le devenir des refus de grilles Branches et feuilles d arbres bouteilles en plastique produits hygi niques usag s lingettes couches tampons serviettes cotons tiges cartons papiers et filasses de cheveux constituent l essentiel des refus de grilles Un d grillage avec un espacement de 40 mm retient 2 5 de mati res par an et par habitant avec une teneur en eau de ces mati res de 60 75 apr s gouttage et pressage Ce volume est de 5 10 pour des barreaux espac s de 20 mm et de 10 25 pour un cartement de 6 mm Ces refus de grilles assimil s des ordures m nag res sont essor s compact s puis vacu s vers les usines d incin ration des ordures m nag res ou les d charges Figure 7 Refus de grilles essor s SIAAP Le Bar Flor al E Facon LES BONS GESTES POUR LE BON FONCTIONNEMENT D UNE STATION D PURATION Ne pas jete
61. de r f rence indique le d bit de la station d puration au dessous duquel la station d puration doit imp rativement respecter les normes de rejet prescrites Ainsi sur des courbes r elles d enregistrement de d bit en fonction du temps on peut rep rer ces diff rentes grandeurs avec leurs variations caract ristiques e Types de pollutions Les mati res polluantes contenues dans les eaux us es sont tr s vari es on peut les regrouper au sein de quatre cat gories de pollution qui n engendrent pas le m me type de nuisance et n cessitent des traitements appropri s Les trois premi res cat gories r unissent l essentiel des mati res pr sentes dans l eau les pollutions carbon es azot es et phosphor es La derni re cat gorie regroupe sous le terme g n rique de micropolluants des l ments tr s divers leur pr sence est limit e mais leur impact peut tre grave Bien que les stations d puration les liminent de fa on efficace ces micropolluants ne sont pas aujourd hui pris en compte dans le dimensionnement des stations d puration Toutes les pollutions mesur es s expriment en concentration c est dire en milligrammes par litre mg l 16 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Pollution carbon e La pollution carbon e correspond aux mati res organiques Rejet es sans traitement dans le milieu r cepteur leur d gradation par des organismes aquatiques entra ne une diminution du
62. de ses processus zoom Elle pr sente par ailleurs un tr s haut niveau d limination des pollutions une grande ma trise des risques de nuisances olfactives et sonores et l int gration environnementale de ses b timents a t favoris e e Particularit 500 m de la Seine zone humide d int r t ornithologique de 5 ha am nag e au titre des mesures compensatoires 1 e Rayon d action une partie de l agglom ration parisienne et 17 communes du Val gt Gestion des espaces verts et d Oise et des Yvelines Aigremont Andr sy Beauchamp Bessancourt Boisemont Be SE E Carri res sous Poissy Chanteloup les Vignes Franconville Maurecourt M dan Montigny l s Cormeilles Orgeval Pierrelaye Poissy Taverny Triel sur Seine Villennes sur Seine e Population concern e 1 million d habitants e Capacit de traitement 300 000 m d eau j 100 000 pour SEG1 200 000 pour SEG2 e Performances puratoires MES 97 carbone DBO 94 azote global NGL 82 phosphore total 92 m 8 S SS SIAAP Le Bar Flor al A Lejarre Figure 50 Usine Seine Gr sillons Pour aller plus loin e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation physico chimique et puration biologique sur cultures fix es Boues digestion et s chage thermique permettant la valorisation agricole ou nerg tique e Dur e des traitements de l eau E 1h30 LE SYST ME DE GESTION AUTOMATIS E Pour permettre l e
63. diation par UV Marne aval 44 Figure 22 Radiations UV en fonction de la longueur d onde nm 44 Figure 23 Domaines de s paration des techniques membranaires gradient de pression 45 Figure 24 Bior acteur membrane 46 IV TRAITEMENT DES BOUES A CARACT RISTIQUES DES BOUES B DEVENIR DES BOUES Figure 25 Stock de boue destin une valorisation agronomique Seine aval C PROC D S DE TRAITEMENT DES BOUES CIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Figure 26 Digestion ana robie 52 Figure 27 paississement statique gravitaire 53 Figure 28 Flottation 53 Figure 29 Centrifugation 54 Figure 30 Conditionnement thermique 54 Figure 31 Filtration sous presse 55 Figure 32 S chage 56 Figure 33 Incin ration 57 V TRAITEMENT DES ODEURS A CARACT RISTIQUES DES ODEURS EN STATION D PURATION Figure 34 R actions entra nant la formation de gaz pr curseurs d odeurs 60 B PROC D S DE D SODORISATION Figure 35 D sodorisation chimique 61 Figure 36 D sodorisation biologique 62 VI ASSAINISSEMENT AU SIAAP Figure 37 Ouvrages du SIAAP r seau stockage usines 63 A R SEAU DU SIAAP Figure 38 Vue int rieure d un collecteur et d un missaire du SIAAP 64 Figure 39 Creusement l aide d un micro tunnelier 65 Figure 40 Pompes d un poste de relevage du SIAAP Usine de pr traitement de Clichy 65 Figure 41 Vue int rieure de TIMA en construction 66 Figure 42 La
64. duits chimiques diff rents sont utilis s dans la fabrication des biens de consommation courante Souvent une petite partie de ces produits chimiques se retrouve dans les eaux us es puis est rejet e dans l environnement apr s que les eaux aient t trait es Ces diverses mol cules chimiques m talliques biologiques sont donc ainsi pr sentes dans les milieux aquatiques en tr s faible concentration et sont de plus en plus souvent soup onn es d avoir des impacts n gatifs importants sur l eau l environnement et notre sant La pollution chimique Les produits chimiques de synth se sont g n ralement toxiques parfois tr s faible dose avec un impact sur l environnement plus ou moins tendu et r manent selon les cas Mais ces produits sont galement toxiques pour les hommes d veloppement de cancers baisse de la fertilit perturbations du syst me endocrinien malformations cong nitales De nombreuses pol miques ont clat ces derni res ann es et ont permis de mettre en avant les risques associ s ces produits Voici quelques familles de polluants chimiques gt PCB PolyChloroBiph nyles gt HAP Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques 19 Les mar es vertes en Bretagne la responsabilit du nitrate M nesguen A 2003 http envlit ifremerfr content download 27419 222408 version 1 file marees_vertes_0306 pdf 18 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E gt phytosanitaires herb
65. dustrielles Dans ce contexte on peut d finir quatre types principaux d effluents e Les eaux us es domestiques constituent la premi re pollution qu ont historiquement tent de traiter les soci t s Elles comprennent les eaux noires les eaux vannes des toilettes et les eaux grises issues de la cuisine et de la salle de bains Ces eaux contiennent des mati res organiques d gradables et des mati res min rales Le d bit moyen en France est estim 150 litres par habitant et par jour un peu moins pour un Francilien 143 litres e Les eaux us es industrielles proviennent des activit s industrielles et commerciales La nature de l effluent d pend de celle de l entreprise mettrice organique pour l industrie de transformation agro alimentaire chimique pour les industries lectroniques les pressings les laboratoires photographiques et les imprimeries m talliques pour les industries de sid rurgie m tallerie fonderie Le branchement au r seau d assainissement n est pas obligatoire mais le traitement l est Ce dernier est parfois effectu sur place par l industriel qui dispose alors de sa propre station d puration c est le cas pour les industries de grande taille ou celles produisant des pollutions tr s concentr es 12 des tablissements industriels du bassin Seine Normandie Mais la grande majorit des tablissements industriels du bassin Seine Normandie 88 rejettent leurs effluents dans le r seau d assainisse
66. e biofilm est ici tr s sup rieure celle des proc d s voqu s pr c demment Selon les objectifs de traitement les biofiltres peuvent tre quip s d une insufflation d air a robie pour le traitement de la pollution carbon e et la nitrification ou pas anoxie pour la d nitrification Le principal inconv nient de la biofiltration est qu il faut p riodiquement laver les biofiltres pour viter leur colmatage par un exc s de mati res accumul es ou un exc s de 32 M mento technique de l eau voir note n 20 42 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E croissance de la biomasse De plus les co ts d investissement et d entretien sont lev s Au nombre des avantages on compte la compacit des ouvrages l absence de nuisances gr ce la couverture des ouvrages et la souplesse par rapport aux charges appliqu es Les biofiltres requi rent une alimentation en eau faiblement charg e en MES pour permettre la d cantation physico chimique et une exploitation fine pour s adapter aux variations horaires de charge Le temps de s jour global de l eau dans de tels ouvrages est de l ordre de une deux heures limination de la limination de la pollution azot e pollution carbon e z ammonium Ten x Nitrification nitrates SR ampe Bee primaire LPS Si D nitrification Bact ries Rampe h t rotrophes Aian GES a robie Bact ries autotrophes a robie Bact rie
67. e habitation CONTEXTE R GLEMENTAIRE ET G OGRAPHIQUE 1 ASSAINISSEMENT EN FRANCE La gestion de l eau production et distribution d eau potable assainissement des eaux us es est une comp tence des communes Ainsi ces derni res peuvent l assurer elles m mes ou transf rer une ou plusieurs comp tences un groupement de communes communaut de communes communaut d agglom ration communaut urbaine syndicat intercommunal pour l eau On parle d tablissement public de coop ration intercommunale EPCI En France il y a environ 34 000 services d eau et d assainissement assurant la production et la distribution d eau potable et ou tout ou partie de la collecte du transport et du traitement des eaux us es La commune ou le groupement auquel elle appartient peut de m me d cider d effectuer ce service elle m me c est le syst me dit de la r gie Si elle le d l gue une entreprise capital priv ou public on parle alors de d l gation du service public concession affermage ou r gie int ress e Du point de vue l gislatif l assainissement des eaux us es en France est principalement r gi par deux directives europ ennes et les lois fran aises sur l eau encadr ci dessous sur les contraintes de traitement des eaux us es dans la l gislation sur l eau Toutefois au m me titre que pour les rejets aqueux il existe une l gislation sur les rejets atmosph riques pouvant r sulter d une incin
68. e maillage du r seau Les interconnexions entre les tron ons du r seau permettent de mettre en ch mage des canalisations pour effectuer des op rations de maintenance ou des travaux Le maillage du r seau offre galement une souplesse et une optimisation du transport des eaux us es en fonction des zones desservies et des stations d puration Ainsi si une station ne peut plus accueillir d effluents pendant une p riode donn e ils peuvent tre r orient s vers une autre station d puration Aujourd hui les exploitants des r seaux sont assist s par des outils informatiques qui les aident r guler le r seau et diriger les effluents voir VI A 4 page 67 le logiciel de gestion des effluents du SIAAP e La s lectivit des raccordements Nous avons vu dans le chapitre pr c dent que le raccordement des effluents issus des industriels n est pas syst matique Le contr le et la s lectivit de ces rejets permettent de mieux conna tre les polluants entrant dans le r seau Parfois cause d une forte charge en polluants organiques ou en micropolluants m talliques chimiques ou biologiques ces rejets peuvent avoir des cons quences n fastes sur le fonctionnement des stations d puration ils peuvent ainsi alt rer la d gradation du traitement biologique ou introduire des m taux dans les boues d puration SCIENCESET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E DESCRIPTION DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT 1 DIFF RENTS MOD L
69. e ou biologique Pour la plupart c est leur concentration dans le milieu r cepteur qui va occasionner une pollution Mais dans certains cas les compos s agissent tr s faible concentration E Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt La surveillance des cours d eau par le SIAAP Face la multiplicit des compos s et de leurs formes les purateurs ont d fini des param tres caract risant la pollution Ces param tres permettent de quantifier la pollution pour d une part dimensionner correctement les stations d puration et d autre part valuer les performances des ouvrages de traitement e Mesures de d bit Le d bit est un volume d eau mesur par unit de temps Ce terme recouvre de nombreuses situations I est n cessaire de bien pr ciser de quel d bit on parle moyen de pointe instantan et sur quel laps de temps annuel journalier horaire seconde Dans les arr t s communaux et pr fectoraux on utilise ainsi des termes relatifs au d bit de r f rence Enfin on doit souvent distinguer les d bits de temps sec et ceux de temps de pluie Chacune de ces situations a un r le sur diff rents aspects du dimensionnement d une usine la pointe en m tres cubes par seconde d termine la capacit hydraulique du syst me le volume maximum journalier conditionne la production maximale de boues il permet de dimensionner les ouvrages de traitement des boues produites par le traitement des eaux le d bit
70. e permet d valuer la capacit de traitement d une station d puration EH 60 g de DBO jour Cette notion est expliqu e page 20 6 Estimation de Bruno Rakedjian chef de projet ERU au minist re de l Ecologie du d veloppement durable et de l nergie environnement magazine fr 03 10 11 11 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Du point de vue technique l assainissement des eaux us es peut se d composer en deux grandes classes l assainissement collectif et l assainissement non collectif 79 de la population fran aise est raccord e un r seau d assainissement collectif conduisant une station d puration Le terme d sormais consacr est Station de traitement des eaux us es STEU En 2011 on comptait 19 300 stations de traitement des eaux us es pour une capacit totale de 76 millions d quivalents habitants Ce nombre est bien sup rieur au nombre de personnes concern es environ 52 millions car il repr sente la charge polluante globale trait e dans les stations et comprend notamment les eaux industrielles Les 1 000 plus grosses STEU repr sentant elles seules 50 millions EH Cet miettement des moyens puratoires sur le territoire est d l absence de regroupement dans les zones rurales Les petites communes ont souvent leurs propres r seaux et station d puration en raison du co t des r seaux tandis que les habitats plus forte densit humaine font converger leurs canalisations vers
71. e service public d assainissement de l agglom ration parisienne LE SAAR SERVICE PUBLIC DE L ASSAINISSEMENT FRANCILIEN Le Syndicat Interd partemental pour l Assainissement de l Agglom ration Parisienne est un tablissement public qui d pollue chaque jour les eaux us es de plus de 9 millions de Franciliens ainsi que les eaux industrielles et pluviales de l agglom ration parisienne Une eau propice au d veloppement du milieu naturel est ainsi rendue la Seine et la Marne La Cit de l Eau et de l Assainissement centre de formation et de documentation du SIAAP situ Colombes 92 s est engag e par l interm diaire de son service de m diation p dagogique dans une d marche d ducation au d veloppement durable Sa mission est de sensibiliser les l ves de tous niveaux aux enjeux de la pr servation de la ressource en eau et des milieux aquatiques et de leur enseigner les m canismes de l assainissement Elle propose galement des formations aux tudiants sur les techniques de transport et de traitement des eaux us es san LE SIAAP EN QUELQUES CHIFFRES e 4 d partements constitutifs Paris Hauts de Seine Seine Saint Denis Val de Marne e 286 communes sur les huit d partements d le de France e 9 millions de Franciliens concern s par l puration de leurs eaux us es e 6 stations d puration e 440 km de r seaux e 2 000 km de territoire de collecte e 2 5 millions de m d eaux us es trai
72. ement d liminer les orthophosphates Cependant les co ts d exploitation sont plus lev s en raison de l utilisation de produits chimiques Il existe une grande vari t de technologies de d canteurs bas es sur ces principes avec diff rents sens de circulation du fluide des formes diff rentes de lamelles l ajout de micro sable la recirculation des boues etc La d cantation physico chimique est utilis e en amont des traitements secondaires ne supportant pas les fortes charges en mati res en suspension notamment les biofiltres LES BONS GESTES POUR LE BON FONCTIONNEMENT D UNE STATION D PURATION Il est recommand d viter de jeter des restes alimentaires dans les viers p tes l gumes etc pour ne pas surcharger le traitement primaire L utilisation de broyeurs d vier pour les d chets organiques est d ailleurs interdite en France Il est pr f rable de r cup rer cette mati re organique et de la composter quand cela est possible ou de la jeter avec les ordures m nag res 26 L article R1331 2 du Code de la sant publique indique qu il est interdit d introduire des d chets solides dans les syst mes de collecte des eaux us es y compris apr s broyage 34 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E TRAITEMENTS SECONDAIRES Ils ont pour fonction d liminer les mati res dissoutes c est dire les compos s organiques ou min raux solubles dans l eau Ils sont bas s sur des m canismes biol
73. ement et d entretien raisonnables Les ouvrages sont en outre faciles piloter et sont plus r sistants que les biofiltres Eau d cant e Bassin d a ration Clarificateur Eau primaire pur e Bact ries Syst me d oxyg nation Extraction des boues activ es Recirculation des boues activ es en exc s SIAAP Figure 17 puration biologique par boues activ es a Sch ma de fonctionnement b Bassins d a ration Seine aval SIAAP Le Bar Flor al E Facon 31 Guide technique de l assainissement voir note n 18 40 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les r acteurs biologiques s quentiels Plus connu sous son acronyme anglophone SBR Sequencing Batch Reactor le proc d des r acteurs biologiques s quentiels est plus utilis en assainissement industriel qu en assainissement collectif Ce proc d permet de r aliser toutes les tapes dans un seul bassin par alternance de six s quences diff rentes figure 18 L ensemble des s quences dure de quatre douze heures e Remplissage alimentation du bassin en eau us e e M lange a ration et brassage e Traitement biologique limination des pollutions dissoutes e D cantation clarification par d cantation des mati res en suspension e Vidange vacuation de l eau trait e e Repos repos du milieu bact rien et extraction des boues en exc s Eau Vanne M lange traiter ferm e l
74. erni res pr sentent un fort potentiel de valorisation agronomique et nerg tique via le biogaz e D cantation lamellaire De conception plus moderne la d cantation lamellaire est bas e sur l augmentation de la surface de s paration solide liquide par la mise en place dans le bassin de d cantation de fines plaques inclin es et dispos es en parall le Elle combine trois avantages figure 10 la hauteur de chute des particules est r duite la surface de d cantation est accrue l inclinaison des lamelles permet le glissement acc l r des particules vers le fond du bassin Il existe des d canteurs lamellaires plaques parall les ou tubes inclin s 60 Une distance minimale entre les lamelles doit tre respect e pour viter le colmatage Outre un temps de passage des eaux us es 6 20 fois plus court qu avec un d canteur classique le d canteur lamellaire offre l avantage d un encombrement r duit pour des rendements puratoires et des d bits trait s quivalents Particule Particule d cantable d cantable Particules Particules d cant es d cant es SIAAP Figure 10 D cantation lamellaire plaque Degr mont Densadeg a Hauteur de chute de surfaces horizontale et oblique b D canteur lamellaire Avec un d canteur classique ou lamellaire le pourcentage de mati res en suspension limin es est de 50 65 celui de la DBOS limin e est de 20 35 avec des co ts de
75. es l ves les plus jeunes il est possible de privil gier cette typologie bas e sur la taille des l ments polluants en simplifiant le volet chimique pr sent pr c demment Elle pr sente l avantage d aborder concr tement les grandes tapes du traitement des eaux us es Pollutions grossi res Les pollutions grossi res ne sont pas des pollutions de l eau au sens strict mais plut t des d chets transport s par les eaux us es qu il faut retirer afin de prot ger les ouvrages de traitement Selon la densit de la mati re principale qui les compose les pollutions grossi res peuvent tre flottantes plastiques feuilles et branches d arbres graisses lourdes sables Pollutions particulaires Les pollutions particulaires principalement les mati res f cales se pr sentent sous la forme de mati res en suspension MES qui troublent l eau turbidit et risquent de cr er des d p ts On distingue les mati res min rales MM les mati res volatiles MV c est dire la fraction organique des MES Pollutions dissoutes Les pollutions dissoutes ou solubles dans l eau sont les mati res non d cantables qui forment un m lange homog ne avec l eau urine produits d hygi ne et d entretien s bum mati re organique Elles sont responsables de la couleur et de la salinit de l eau 19 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E e M thodes de quantification de la pollution La quantit
76. est pas impos e par la r glementation elle n est donc r alis e que partiellement Toutefois dans l optique de r duire leur apport dans les eaux de surface et leur impact sur la biodiversit aquatique et potentiellement sur la sant humaine ils peuvent en effet tre toxiques tr s faible concentration des essais de traitements avanc s sont en cours de d veloppement notamment en Suisse Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt Micropolluants dans l environnement et toxicit En 2009 2010 quatre traitements ont ainsi t test s grande chelle dans une STEU de Lausanne 220 000 EH pendant plus d une ann e Les essais ont t men s sur une s lection de plus de 50 micropolluants organiques produits pharmaceutiques pesticides substances effet hormonal etc Les quatre proc d s ont permis d atteindre des abattements moyens compris entre 23 et 80 Les traitements ayant obtenu le niveau d abattement de 80 sont donc efficaces pour r duire l apport de micropolluants dans les eaux de surface En fonction de l volution de la l gislation et des contraintes locales diff rents proc d s pourraient donc tre mis en place afin de diminuer l apport de micropolluants dans les cours d eau avec toutefois des r percutions conomiques non n gligeables 35 Traitement des micropolluants dans les eaux us es rapport final sur les essais pilotes la STEP de Vidy Lausanne Office f d ral de l environne
77. etits jusqu l obtention d un substrat assimilable par la bact rie Progressivement des protozoaires puis des m tazoaires s int grent dans les flocs Cette structure pr sente un second avantage la biomasse ainsi regroup e sur des flocons est suffisamment dense et lourde pour d canter naturellement Figure 16 Floc bact rien Boue activ e observ e au microscope optique contraste de phase x 200 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E La technique en culture libre la plus courante est appel e boues activ es existe plusieurs variantes de ce proc d d puration deux sont pr sent es dans ce livret voir encadr sur les r acteurs biologiques s quentiels p 41 et encadr sur les bior acteurs membranes p 46 Les boues activ es Depuis sa cr ation en 1914 la technique des boues activ es a connu le plus grand d veloppement La majorit des stations d puration fran aises utilisent ce proc d Dans la configuration la plus simple l objectif est d liminer de la pollution carbon e Sch matiquement le processus se d compose en deux phases successives et n cessite deux bassins figure 17 e Le r acteur biologique ou bassin d a ration C est un bassin d puration aliment en continu dans lequel l eau purer est mise en pr sence de colonies bact riennes h t rotrophes et d oxyg ne Le temps de s jour global dans ce type d ouvrage varie de deux heures plus de vingt qu
78. filtrant type biofiltre servant de support aux populations bact riennes Ce matelas est compos de mati res organiques ou min rales pr lev es dans le milieu naturel tourbe coquillages etc Le lit doit tre maintenu humide afin de solubiliser les compos s liminer et donc favoriser leur d gradation par les bact ries figure 36 Il faut viter que le lit ne se tasse cela augmente les pertes de charge et emp che l effluent de circuler travers Les bact ries h t rotrophes sulfo oxydantes n cessitent un apport de carbone de phosphore et d azote ces derniers sont apport s par arrosage d une solution de sulfate d ammonium et de sucre Les bact ries oxydent donc les compos s soufr s organiques ou inorganiques en sulfates SO et sulfites SO produits inorganiques non odorants HIE nutriments Bact ries Mat riau support de bact ries Plancher SIAAP Alimentation en air vici Figure 36 D sodorisation biologique a Sch ma de fonctionnement b Syst me d arrosage sur un lit de coquilles d hu tres et de moules Seine aval SIAAP 4 D SODORISATION THERMIQUE La d sodorisation thermique permet de traiter par oxydation thermique des volumes d air moindres mais fortemement concentr s Ce proc d offre des performances excellentes mais il est tr s co teux Il est peu utilis en assainissement un seul site du SIAAP Seine aval pour le traitement des boues 62 SCI
79. fonctionnement faibles 25 Guide technique de l assainissement voir note n 18 32 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 2 D CANTATION PHYSICO CHIMIQUE La d cantation physique telle qu elle vient d tre d crite ne permet pas de traiter les particules les plus fines les collo des dont le diam tre est compris entre 3 et 200 nm En effet les collo des ne d cantent pas spontan ment et cela pour deux raisons leurs vitesses de chute sont trop faibles et ils sont charg s n gativement ce qui engendre des forces de r pulsion entre les particules La d cantation simultan e des collo des avec les MES est rendue possible par l ajout de produits chimiques qui neutralisent ces charges et alourdissent l amas d o le terme de d cantation physico chimique cette derni re comprend trois tapes e Coagulation La coagulation permet la suppression des forces de r pulsion lectrostatiques par un ajout de sels m talliques dont les cations Al ou Fe vont neutraliser les colloides charg s n gativement et permettre l agglom ration des particules les plus fines c est la formation du floc Un coagulant couramment utilis est le chlorure ferrique FeCl en solution il existe aussi des coagulants de synth se mais ils sont tr s on reux Ce r actif est ajout dans une cuve en amont de la d cantation figure 11 Une agitation rapide permet d homog n iser sa concentration en r actif dans le flux traiter
80. guaison de nombreux Degr mont Pour aller plus loin GEOGRAPHIE gt L usine Seine Mor e crit res de d veloppement durable conception architecturale et paysag re un co projet nergies renouvelables r cup ration d eau de pluie r ouverture de la rivi re de la Mor e sur le site de l usine Pour aller plus loin e Particularit une boucle de synergie industrielle publique in dite avec le 7 SCIENCES DE LA VIE EEN Syndicat intercommunal de traitement des ordures m nag res SYCTOM pour gt La restauration de cours le traitement et la valorisation simultan s des boues d puration et des biod chets d eau gouts la Mor e traitement par m thanisation dans l usine commune SIAAP SYCTOM voisine de Seine Mor e et retour des eaux r siduaires Seine Mor e pour y tre d pollu es e Rayon d action 6 communes Aulnay sous Bois Le Blanc Mesnil Sevran Tremblay Vaujours et Villepinte et une partie de l a roport de Roissy Charles de Gaulle e Population concern e 200 000 habitants e Capacit de traitement 52 000 m d eau j par temps sec et de 76 500 m d eau j par temps de pluie e Performances puratoires MES 99 carbone DBO 95 azote global NGL 70 phosphore total 95 e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation tamisage puration biologique par boues activ es avec d phosphatation biologique et s paration membranaire zoom Boues d
81. icides insecticides fongicides tels atrazine DDT gt strog nes m dicamenteux Distilb ne gt plastifiants bisph nol A phtalates La pollution m tallique Une partie de cette pollution est constitu e des l ments traces m talliques ETM anciennement appel s m taux lourds fer plomb mercure uranium chrome cuivre cadmium argent etc Ils sont pr sents naturellement l tat de traces mais leur exploitation par l activit humaine a conduit leur diss mination dans l environnement o on les retrouve des concentrations plus ou moins importantes leur impact toxicologique d pend de leur forme chimique de leur concentration et de la possibilit qu ils passent dans la cha ne du vivant Roger pusisin SCIENCES DE LA VIE gt Micropolluants dans l environnement et toxicit Pollution bact riologique Elle r sulte principalement des rejets provenant de l intestin des animaux et des hommes Les excr ments contiennent en effet des germes pathog nes Zi Se 8 f Ke Pour aller plus loin bact ries param tre pour la baignabilit G OGRAPHIE virus CR ee ese enen eeen eee eee ee ee eee eee eee gt Les micro organismes responsables S champignons de maladies hydriques vers et ufs parasites e Formes de pollutions Les polluants se trouvent sous trois principales formes grossi re particulaire et dissoute Dans le cadre d une approche p dagogique davantage vulgaris e notamment avec l
82. ies sporul es le sont dix fois plus et les kystes de protozoaires quinze fois plus La d sinfection ultraviolet technique est utilis e par le SIAAP dans l une de ses usines d puration Marne aval Figure 21 Chambre d irradiation par UV Marne aval 100 200 254 280 315 400 d i pd gt UVc UVb UVa Formation Pic de l effet Effet anti Effet de d ozone germicide rachitique pigmentation Figure 22 Radiations UV en fonction de la longueur d onde nm SES 44 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 3 MEMBRANES Issues de l industrie agroalimentaire les membranes ont fait une perc e consid rable dans le domaine du traitement de l eau potable et du dessalement L eau traverse une membrane et en ressort sans les mol cules qui ont t arr t es par les pores Ces mol cules se retrouvent dans une solution appel e r tentat ou concentrat tandis que l eau clarifi e constitue le perm at Les membranes peuvent tre c ramiques ou organiques et de quatre types tubulaires fibres creuses spiral es ou plaques Elles sont d finies par leur seuil de coupure exprim en Dalton g mol sur des mol cules talon Selon la taille des pores va de plusieurs milliers de nanom tres moins d un nanom tre on distingue ainsi les membranes de microfiltration d ultrafiltration de nanofiltration et d osmose inverse figure 23 En puration des eaux us es le couplage du traitement biologique
83. igestion avec les biod chets et production d un compost pour l agriculture et valorisation de l nergie pour l ext rieur et les besoins propres de l usine e Dur e des traitements de l eau OO 16 LES MEMBRANES D ULTRAFILTRATION L objectif de la filtration membranaire est de r pondre aux contraintes de traitement impos es par les directives europ ennes notamment la Directive cadre sur l eau mais aussi aux contraintes li es l exiguit du site Ce proc d remplace la clarification conventionnelle des boues activ es et donc permet de gagner de l espace Le syst me est constitu de filaments creux en mati re synth tique figure 55 perc s d une multitude de trous pour une surface totale de filtration de 97 000 m Le diam tre des pores tient de l infiniment petit 0 000035 mm soit pr s de 3 000 fois inf rieur celui d un cheveu L ultrafiltration peut retenir les microparticules dont la taille est comprise entre 0 1 et 1 um ce qui correspond la taille des collo des des macromol cules des bact ries et de certains virus L eau en sortie des membranes r pond la qualit bact riologique de la directive eau de baignade de 2006 Figure 55 Membranes d ultrafiltration Degr mont Ultrafor 49 Le SYCTOM l agence m tropolitaine des d chets m nagers est un syndicat intercommunal qui traite et valorise les d chets m nagers de 5 7 millions d habitants de 84 communes adh rentes de l agg
84. ions sont responsables de la dispersion de nombreux polluants dans l environnement affectant les esp ces riveraines des cours d eau La protection des milieux aquatiques est un enjeu majeur et est aujourd hui prise en compte par la l gislation Les milieux font l objet d un suivi il existe plusieurs indices biologiques afin de mesurer leur alt ration LE PROGRAMME LE LIVRET Partie Propos Chapitre Diff rentes solutions techniques pour r pondre une m me fonction de service l assainissement des eaux us es WC et latrines pour la collecte station d puration et assainissement non collectif pour l assainissement Analyse des contraintes fonctionnement s curit d veloppement durable propres chaque solution technique Influence du contexte socio conomique Traduction sous forme de croquis organisation et fonctions IL A 1 Mat riaux utilis s dans une station d puration fiche travaux de l ouvrage DERU SAV nergies pour le fonctionnement d une station d puration notamment nergies renouvelables produites sur place biogaz photovolta que r cup ration de chaleur force hydraulique volution de l assainissement dans un contexte historique et socio conomique lien avec le livret histoire volution des usages et des besoins augmentation de la consommation d eau diversification des usages multiplication des polluants durcissement des r glementations
85. ir des sables La quantit de sable extrait peut atteindre 15 par an et par habitant en r seau unitaire Ces sables sont lav s par une a ration violente puis s par s des produits l gers sur un hydrocyclone appareil qui par la force centrifuge s pare les sables du jus d essorage et enfin classifi s sur un ouvrage vis ou palettes destin leur gouttage Ils peuvent alors tre valoris s comme remblai ou lit de fond de fouille par exemple lors de travaux routiers ou pour all ger les sols agricoles Ces utilisations ne sont autoris es que pour des produits comportant moins de 5 de mati res organiques peu de mati res solubles et de m taux lourds d faut les sables sont vacu s en d charge LES BONS GESTES POUR LE BON FONCTIONNEMENT D UNE STATION D PURATION Pour limiter l ensablement des canalisations de transport des eaux us es et ne pas alourdir l tape du dessablage il est important de ne pas jeter de d bris min raux dans les viers De la m me fa on dans le cas d un syst me unitaire il est pr conis d vacuer r guli rement la terre et le sable amass s dans les caniveaux pour qu ils ne soient pas lessiv s par la pluie et conduits jusqu aux bouches d gouts 4 D GRAISSAGE Dans les eaux r siduaires urbaines on trouve des huiles v g tales animales et min rales ainsi que des hydrocarbures l gers Ces graisses s agglom rent souvent avec d autres mati res en suspension di
86. l acidit d un produit d un sol et dans le cas pr sent des boues d puration La chaux est une mati re g n ralement poudreuse et blanche obtenue par d composition thermique du calcaire Le chaulage remplit deux fonctions principales e la stabilisation biologique l l vation du pH au del de 12 d truit ou inhibe la biomasse responsable de la fermentation e l hygi nisation de la boue l augmentation du pH s accompagne d une l vation momentan e de la temp rature lors d un traitement la chaux vive Il permet aussi d am liorer la siccit et la texture de la boue e augmentation de la siccit par effet conjoint du m lange de la boue avec un produit sec en cas d utilisation de chaux vive il y a vaporation de l eau e am lioration de la tenue en tas notamment en cas de stockage avant pandage e apport d un amendement calcique pour les terres acides Stabilisation par compostage Le compostage consiste a rer un m lange de boues fra ches d shydrat es et de coproduits ordures m nag res tri es papiers cartons fumiers sciures d chets verts etc puis laisser voluer l ensemble pendant plusieurs semaines Le compostage des boues s appuie sur le principe du compostage des fumiers agricoles mais l op ration s effectue en milieu a robie ce qui permet d obtenir un produit sans nuisances olfactives Le compostage comprend plusieurs tapes e le m lange des boues avec le coproduit
87. l axe central a Sch ma de fonctionnement b D canteur en ch mage technique Seine aval SIAAP Le Bar Flor al E Facon 31 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les boues sont rassembl es par un syst me de raclage de fond dans une tr mie d o elles sont extraites par pompage Ce premier raclage est doubl par un syst me de raclage de surface Il s agit de r colter les graisses qui auraient pu chapper au pr traitement Dans ce cas les mati res flottantes sont ramen es vers la p riph rie de l ouvrage o une tr mie les dirige vers le pr traitement Une cloison sipho de situ e proximit du d versoir emp che l vacuation de ces graisses avec l eau d cant e l eau d barrass e des mati res d cantables est vacu e par surverse et conduite vers l tape suivante Les boues primaires Les boues primaires parfois aussi appel es boues fra ches sont obtenues lors de la d cantation primaire Elles sont constitu es essentiellement de mati res organiques Elles ont une concentration de l ordre de 4 5 de mati res s ches soit 40 50 g l Elles contiennent environ 70 de mati res volatiles Extr mement putrescibles elles doivent tre rapidement trait es Le volume journalier de boues primaires est de l ordre de 0 5 du d bit d eau Le SIAAP traite environ 2 5 millions de m j et g n re donc approximativement 12 500 oi de boues primaires quotidiennement Ces d
88. l inventaire suppl mentaire des monuments historiques Aussi l usine Seine centre a d tre construite en grande partie sous le niveau du sol l emprise des installations est limit e 2 hectares en superstructure pour une hauteur comparable celle de la halle De plus la proximit des habitations a ammen couvrir compl tement l usine pour viter les nuisances olfactives et sonores Seine centre est galement dot e d un syst me de lavage des fum es tr s performant D un point de vue esth tique la construction industrielle de Seine Pour aller plus loin Se HISTOIRE centre met en valeur sa technicit travers une gigantesque TU facade vitr e qui donne sur les fours d incin ration des boues De gt L usine l vatoire de Colombes PE d La Cit de l Eau et de l Assainissement nouveaux espaces verts ont t implant s sur le site e Gestion des flux Enfin Seine centre b n ficie d une gestion des flux tr s performante Elle permet d absorber les surplus d eau li s aux pluies d orage vitant ainsi les d g ts sur le milieu naturel L installation peut traiter par temps de pluie un d bit instantan d eau 3 4 fois sup rieur celui de temps sec Par temps de pluie fonctionnement de quelques heures lors d pisodes pluvieux importants afin d accueillir un d bit plus important le traitement biologique se fait en une seule tape et sur l ensemble des filtres fonctionnant en parall le ces derniers a
89. la production de dihydrog ne sulfur H S constitue un risque pour les goutiers du fait de sa forte toxicit Ce gaz g n re galement des nuisances olfactives pour les riverains Enfin il peut entra ner la d gradation des quipements et affecter les rendements puratoires cause de l acidification des effluents I convient donc de r duire au maximum le temps de s jour des eaux us es dans les conduites afin d emp cher le ph nom ne de d cantation Pour cela une vitesse suffisante des effluents permet d viter les d p ts en r alisant un autocurage des canalisations e L tanch it des canalisations Il est indispensable que les canalisations ne laissent pas passer de flux d eau entrant pour ne pas drainer les eaux de surfaces ou les eaux souterraines ou sortant pour ne pas laisser s chapper des effluents pollu s vers le milieu naturel e L accessibilit des canalisations Certaines canalisations sont visitables en fonctionnement c est le cas des gouts de Paris Ces derniers sont de forme ovo de et pr sentent des banquettes sur lev es sur les c t s o les hommes peuvent circuler hors de l eau Cela facilite la surveillance l entretien et la maintenance des ouvrages D autres par contre ne peuvent accueillir du personnel que lorsqu elles sont vid es on parle alors de mise en ch mage Les missaires de forme circulaire et de plus grandes dimensions appartiennent cette seconde cat gorie e L
90. la sp Eau de lavage des biofiltres de la Nit de Seine aval observ e au microscope optique contraste de phase x 200 Ciliature apicale 27 Agence fran aise de s curit sanitaire et alimentaire AFSSA intervention sur la microbiologie dans le cadre du s minaire Suret innovation et ma trise de l nergie dans les proc d s et les quipements frigorifiques Simfri O Firmesse 2007 35 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les m tazoaires Organismes pluricellulaires les m tazoaires se nourrissent de bact ries et de protozoaires Ils participent donc par leur r le de pr dateur l quilibre des diff rentes populations composant LS sA Aa ad les biomasses impliqu es dans l puration des eaux Orteils Figure 14 Vers m tazoaire Rotif re Lecane sp Eau de lavage des biofiltres de la Nit de Seine aval observ e au microscope optique contraste de phase x 200 Les virus D une taille comprise entre 20 200 nm les virus ne d gradent pas les pollutions mais participent n anmoins l puration des eaux us es Ce sont des parasites Ils ont besoin d une cellule h te pour survivre et se multiplier Lorsqu ils quittent leur h te ils provoquent sa destruction c est le ph nom ne de lyse Les virus des bact ries appel s bact riophages sont le plus fr quemment retrouv s dans les excr ments le sol et les eaux us es Ils sont impliqu s dans la r gulation des
91. le des d bouch s locaux 47 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E DEVENIR DES BOUES Les boues produites par le syst me d assainissement quel que soit le type de traitement adopt pour les eaux us es doivent trouver une voie de recyclage ou d limination qui soit cologiquement et conomiquement durable Gr ce ses six usines d puration le SIAAP a mis en place des multi fili res de traitement qui permettent une valorisation diversifi e des boues La voie privil gi e est la valorisation agronomique Lorsque celle ci n est pas envisageable on recherche d autres voies d limination permettant galement une valorisation nergie et ou mati re Pour satisfaire aux exigences de ces solutions les boues doivent r pondre des crit res stricts Pour aller plus loin HISTOIRE gt Fosses d aisance sous l Ancien 1 INCIN RATION ET VALORISATION NERG TIQUE R gime vidanges et voiries L incin ration est un proc d radical et d finitif de destruction ultime des d chets caract re organique C est une r action d oxydation haute temp rature elle suppose donc que deux param tres soient r unis e une haute temp rature entre 850 et 1200 C selon le four maintenue dans une chambre pendant un temps suffisamment long pour d truire les mol cules organiques e un apport d oxyg ne suffisant pour que les radicaux form s puissent se combiner et se placer en combustion oxydante Selon les
92. le p riodique et enfin tablir un document certifiant le bon fonctionnement de l ouvrage ou au contraire requ rant des travaux Pour cela elles per oivent une redevance Les communes ont aussi des comp tences facultatives qu elles d cident ou non de prendre travaux de r alisation et de r habilitation traitement des mati res de vidange tablissement de prescriptions techniques pour les tudes de sol ou le choix de la fili re 7 Le minist re de l cologie propose un portail sur l assainissement plus sp cifiquement sur le traitement des eaux us es http assainissement developpement durable gouv fr 8 quivalent Habitant EH unit de mesure bas e sur la quantit de pollution organique mise par jour et par habitant Elle permet d valuer la capacit de traitement d une station d puration 1 EH 60 g de DBO jour Cette notion est expliqu e page 20 9 Article L1331 1 du Code de la sant publique 10 Article L 1331 7 1 du Code de la sant publique 11 http www assainissement non collectif developpement durable gouv fr 12 Donn es INSEE 11 73 millions d habitants en le de France au 1 janvier 2009 12 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 2 ASSAINISSEMENT EN AGGLOM RATION PARISIENNE L le de France est un cas particulier dans le secteur de l assainissement en France S il y existe 530 stations de traitement des eaux us es pour environ 12 millions de Franciliens leur r parti
93. le r le de ce dernier est d augmenter le degr de vide dans le milieu ce qui favorise une bonne a ration e la fermentation bact rienne qui est elle m me d compos e en quatre temps la phase psychrophile temp rature inf rieure 20 C la phase m sophile mont e en temp rature de 20 40 C la phase thermophile temp rature de 40 70 C ce qui aboutit une forte d gradation des mati res volatiles une forte vaporation et une hygi nisation la phase de refroidissement la biomasse s autost rilisant la temp rature diminue e le criblage avec l affinage du produit final et le recyclage des refus de crible e la maturation et le stockage avec la fin de la d gradation des mati res volatiles pendant le stockage pour donner au compost sa qualit agronomique finale La technique la plus fr quente consiste en une fermentation lente en andains tas L a ration est assur e par un simple retournement C est la technique la plus ancienne La qualit du compost est directement li e l habilit de l op rateur et la fr quence des retournements Les techniques plus modernes utilisent des tunnels de compostage ventil s Le SIAAP ne met pas en uvre cette technique sur ses sites m me si des boues de ses usines sont compost es sur des plateformes ext rieures e ja 47 Arr t du 20 septembre 2002 relatif aux installations d incin ration et de co incin ration de d chets non dangereux et a
94. les plus profondes ne contiennent plus d oxyg ne Bact ries a robies et ana robies se r partissent de fait sur l paisseur du biofilm En concentrant ainsi la biomasse active il est possible de traiter des volumes plus importants Par ailleurs on distingue des techniques anciennes plus rudimentaires lits bact riens disques biologiques et d autres modernes et plus performantes biofiltres 41 S NENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les lits bact riens Le principe de fonctionnement des lits bact riens aussi d nomm s filtres percolateurs ou filtres ruisselants consiste gr ce un distributeur rotatif sprinkler faire ruisseler en continu les eaux purer sur des mat riaux poreux servant de support aux micro organismes figure 19 Ces mat riaux peuvent tre min raux des cailloux ou de la roche volcanique telle la pouzzolane ou synth tiques Le film biologique form par les bact ries se d croche au fur et mesure que l eau percole assurant ainsi un autocurage du syst me Un d canteur secondaire compl te cette installation pour s parer l eau clarifi e des boues produites Les nombreux inconv nients de ce proc d faibles rendements fr quents colmatages nuisances olfactives ne compensent pas suffisamment ses avantages dont un faible co t de fonctionnement Tr s pris dans les ann es 1960 1970 l emploi de ce proc d est devenu tr s minoritaire en France On peut to
95. leur lavage Le traitement est ensuite compl t par un passage dans deux tours humides une acide et une basique En abaissant la temp rature au dessous de 100 C 70 C une grande partie de la vapeur est condens e ce qui permet de capter le r siduel d acides chlorhydrique fluorhydrique de r duire la teneur en dioxyde de soufre gaz malodorant et de pi ger des m taux dont le mercure Des filtres manches permettent d liminer les poussi res r siduelles contenues dans les fum es Un traitement catalytique final permet d liminer les oxydes d azote Le lavage des eaux de lavage des fum es produit un deuxi me type de d chet en quantit moindre les REFIOM R sidus d puration des fum es d incin ration des ordures m nag res contenant notamment les m taux issus des tours humides et galement vacu s vers des ISDD Avant leur rejet dans l atmosph re par une chemin e les fum es pur es sont r chauff es La formation de panaches constitu s de gouttelettes d eau est ainsi visuellement minimis e Figure 49 Fours d incin ration des boues de nuit Seine centre SCIENCES ET TECHAIGUES deele ET CEE SEINE GR SILLONS SEG LE FUTUR EN MARCHE e Localisation Triel sur Seine Yvelines e Destination des eaux pur es la Seine e Date de mise en service 2008 pour SEG 1 2012 pour SEG 2 e Superficie 27 ha e Profil usine ayant mis en place l automatisation
96. lles pr sentent un taux de mati re organique de 40 65 e Les boues biologiques obtenues au niveau des traitements secondaires elles repr sentent la biomasse en exc s constitu e lors du traitement biologique Leur teneur en mati res volatiles est proche de 80 Les boues pr sentent trois caract ristiques majeures e un volume important en raison de leur forte teneur en eau e une tr s forte aptitude la fermentation e la pr sence de micro organismes potentiellement pathog nes donc pr sentant un risque sanitaire Les boues d chets majoritairement organiques et fermentescibles doivent tre trait es dans des conditions respectueuses de l environnement N anmoins au vu des caract ristiques int ressantes des boues elles peuvent faire l objet d une valorisation e nerg tique production de biogaz incin ration e agronomique amendement et fertilisation des sols e mati re dans la cimenterie les boues peuvent servir d apport thermique et mati re elles peuvent tre transform es en briques la r utilisation des cendres est galement r alis e toutefois la valorisation mati re en assainissement reste marginale compar e aux deux autres voies de valorisation pr cit es La mise en d charge peut aussi constituer une destination finale Le choix entre valorisation et limination en d charge d pend des caract ristiques des boues des contraintes li es au site et de l analyse pr alab
97. lom ration parisienne SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E R SENTATION D UNE FILI RE COMPL TE Ll EXEMPLE DE DUSINE SEINE CENTRE Afin de mieux appr hender l encha nement de tous les proc d s voqu s pr c demment il est int ressant d observer la fili re globale de traitement des eaux us es d une station d puration M me si les quipements varient les proc d s mis en uvre lors du pr traitement et du traitement primaire sont globalement similaires L tape de traitement tertiaire demeurant exceptionnelle c est la nature du traitement secondaire qui diff rencie principalement les stations d puration Les techniques et la fili re de valorisation des boues d puration sont galement tr s vari es Parmi les six usines du SIAAP nous avons choisi de vous pr senter sch matiquement la fili re globale de traitement des eaux et des boues ainsi que la d sodorisation dans la station d puration Seine centre Colombes 92 e Contexte Au d but des ann es 1990 80 des eaux us es de l agglom ration parisienne sont pur es au sein de l usine Seine aval Les populations riveraines de cette station d puration hors norme se plaignent des nuisances olfactives Le SIAAP envisage donc une d centralisation de ses moyens d puration afin notamment de d lester cette usine Une r flexion est engag e autour de trois axes principaux la r duction ou l limination des nuisances la r vision de
98. lorisation nerg tique par incin ration cette tape de stabilisation n est pas mise en uvre Plusieurs techniques permettent de stabiliser des boues le chaulage et le compostage seront ici pr sent s 6 INCIN RATION L incin ration des boues pr alablement d shydrat es est un proc d radical et rapide qui permet de min raliser des boues sous forme de cendres Parfois l incin ration entra ne galement un d gagement de chaleur nergie thermique valorisable et un d gagement gazeux fum es qu il faut traiter avant leur rejet dans l atmosph re Trois usines du SIAAP utilisent des fours lit de sable fluidis pour incin rer leurs boues voir fiche Seine centre page 71 et fiche Marne aval page 73 Digestion ana robie Le processus de la digestion ana robie est compos de deux phases e la phase acide dont le principal objectif est de convertir la mati re organique en acides gras volatils puis en ac tate assimilable par les bact ries m thanog nes Pendant cette phase la quantit de mati re organique ne change pas e la phase suivante consiste en une conversion des acides gras volatils en CH CO et autres gaz par des bact ries strictement ana robies Ces deux phases sont en quilibre dynamique les acides gras volatils sont convertis en CH dans la m me proportion qu ils sont produits partir de la mati re organique complexe La quantit d acides gras volatils dans les digesteurs en bon tat de fo
99. lors n liminent plus les nitrates form s par la transformation de l azote ammoniacal 76 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Principe Type d quipements Pollutions limin es e 4 grilles r teau espacement 40 mm D grillage e 4 grilles peigne espacement 15 mm grossi res e 6 tamis espacement 6 mm e 6 bassins rectangulaires combin s de Dessablage A sables g dessablage d graissage e reprise des sables par pont racleur EE e diffusion de microbulles d air par pompes huiles graisses D shuilage cn RENE 9 a ratrices hydrocarbures e reprise des graisses par pont racleur de surface TRAITEMENTS PRIMAIRES e 9 d canteurs physico chimiques clarifloculation d cantation lamellaire e r actifs inject s chlorure ferrique polym res MES phosphore e d phosphatation physico chimique sous forme de pr cipitation de sels m talliques TRAITEMENTS SECONDAIRES BIOLOGIQUES e 24 biofiltres lit de billes d argile milieu D cantation lamellaire physico chimique AA carbone a robie Cultures fix es e 29 biofiltres lit de billes de polystyr ne sur biofiltres nitrification en milieu a robie azote e 12 biofiltres lit de billes d argile post d nitrification au m thanol en milieu anoxique TRAITEMENT DES BOUES e 10 centrifugeuses boues primaires et biologiques e 4 flottateurs cylindro coniques eaux de lavage des biofiltres Inci
100. m de b ton soit la surface d un stade de rugby sur 10 m de hauteur 11 000 toupies de b ton gt r seaux ext rieurs 15 km de r seaux enterr s 600 m de carneaux gt r alisation 17 grues B 600 personnes sur le chantier 2 000 000 d heures de travail 12 000 documents e quipements 1 600 km de c bles soit un aller retour Paris Marseille 1 400 moteurs El 7 000 vannes HA 300 pompes 1 200 instruments de mesure 45 km de r seaux inox 21 ponts roulants 55 monorails Figure 58 Construction des quipements DERU Seine aval d SIAAP Bar Flor al A B RAUD pour toutes les photos de la page 80 TE SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Glossaire A ROBIE Pr sence de dioxyg ne libre qui accepte de l hydrog ne pour donner de l eau L a robie caract rise un milieu riche en dioxyg ne mol culaire ANA ROBIE Absence de dioxyg ne libre et de liaison min rale de l oxyg ne L ana robie caract rise un milieu exempt de dioxyg ne mol culaire et de nitrates ANOXIE Absence de dioxyg ne libre mais pr sence de liaisons min rales de l oxyg ne comme NO ou SO qui subissent une r duction chimique en c dant leur O Milieu dans lequel l absence de dioxyg ne mol culaire force certaines bact ries utiliser l oxyg ne des nitrates pour respirer ASSAINISSEMENT Ensemble des techniques de collecte de transport et de traitement des eaux us es avant leu
101. ment parfois apr s un pr traitement sp cifique effectu sur place Ce sont g n ralement des industries de taille moyenne et petite ou produisant une pollution moins concentr e Pour le d versement l gout une autorisation de raccordement au r seau est n cessaire si elle est accord e elle est suivie par l tablissement d une convention avec la collectivit Pour en savoir plus sur les flux polluants des tablissements industriels il est possible de consulter le Registre fran ais des missions polluantes une base de donn es mise en ligne par le minist re de l cologie Pour aller plus loin D gt Les activit s industrielles sur le bassin 13 Source Agreste le de France SSP enqu te Eau et assainissement 2008 de la Seine 14 Agence de l eau Seine Normandie 15 Registre francais des missions polluantes www irep ecologie gouv fr 1 4 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E e Les eaux pluviales sont les eaux de temps de pluie qui ne se sont pas infiltr es dans les sols Elles ne peuvent plus comme autrefois tre rejet es sans traitement et ce afin d viter qu elles ne polluent les rivi res En effet en traversant l atmosph re fum es industrielles gaz d chappement et en lessivant les toitures et les surfaces imperm abilis es voirie parkings les eaux pluviales se chargent d impuret s qu elles charrient pollutions organiques feuilles d jections canines pollu
102. ment OFEV Suisse Janvier 2011 46 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Ma lraitement Robes La pollution extraite de l eau au cours des diff rentes tapes de traitement n a pas totalement disparu Elle est concentr e sous la forme de boues d puration tr s fermentescibles qu il va falloir traiter pour en r duire les nuisances et le volume titre d exemple la quantit de boues produites quotidiennement par un habitant repr sente un volume compris entre 1 5 et 10 litres de boues liquides soit entre 30 et 150 grammes de mati re s che La quantit produite est corr l e aux techniques de traitement des eaux Mieux on traite les eaux plus on produit de boues CARACT RISTIQUES DES BOUES La composition des boues urbaines d pend des polluants pr sents dans les eaux brutes qui arrivent sur la station mais surtout des techniques de traitement utilis es Selon le proc d de traitement d o elles sont extraites on distingue diff rents types de boues e Les boues primaires obtenues au niveau de la d cantation primaire elles pr sentent un taux de mati re organique de l ordre de 50 70 et sont donc extr mement fermentescibles e Les boues physico chimiques obtenues au niveau des traitements primaires physico chimiques Les r actifs chimiques utilis s lors de cette tape se retrouvent dans ces boues sous forme d hydroxydes m talliques ou de pr cipit s min raux sulfates phosphates etc E
103. n l ouest de Paris et de l agglom ration parisienne e Population concern e 1 million d habitants e Capacit de traitement 240 000 m d eau j doubl e par temps d orage e Performances puratoires MES 98 carbone DBO 97 azote global NGL 70 phosphore total 94 SIAAP Figure 48 Usine Seine centre e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation physico chimique et puration biologique sur cultures fix es Boues flottation centrifugation et incin ration zoom e Dur e des traitements de l eau ogo m LE TRAITEMENT DES FUM ES R SULTANT DE L INCIN RATION DES BOUES Seine centre 60 80 t de mati re s che sont incin r es chaque jour produisant 15 20 t de cendres L usine compte quatre lignes d incin ration Chaque ligne comprend une suite d quipements dont le premier est un four lit fluidis cf chapitre IV et figure 33 p 57 Les cendres produites par la combustion et emport es avec les fum es doivent tre pi g es Le d poussi rage des fum es est assur par des d poussi reurs lectrostatiques ou lectrofiltres Les cendres r cup r es sont soit valoris es comme mati re premi re soit conduites vers des ISDD La temp rature des fum es est modifi e plusieurs reprises par le biais de diff rents changeurs gaz gaz eau fum e etc afin de s adapter aux contraintes thermiques Elles sont tout d abord refroidies avant
104. n ration e fours lit fluidis TRAITEMENT DES ODEURS D sodorisation chimique paississement boues primaires et biologiques e 4 tours de lavage gaz odorants Figure 56 quipements en place dans l usine Seine centre e SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET TA Figure 57 Fili res de traitement des eaux et des bodes et d sodorisation de l usine Seine centre FILI RE ODEURS I I p p FILI RE EAU missaire Alimentation I en air vici kh mm CG Sg KZ ec L LD ES PR TRAITEMENT a L D grillage Dessablage d graissage Tamisage limination des mati res en suspension et du phosphore CENTRIFUGATION Boues FLOTTATION physico chimiques SG NA DNA EN DU EN IA IA IN D GAL AT AT AT AT AT AT AT AT E Valorisation ou lt limination des cendres Fee SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E TOURS DE D SODORISATION CHIMIQUE ARE Acide Javel Soude Thiosulfate Sulfurique de sodium REJET ATMOSPH RE REJET LA SEINE BIOFILTRATION D nitrification Nitrification Elimination de l azote limination du carbone FILI RE BOUES Boues biologiques issues des biofiltres TRAITEMENT DES FUM ES REJET L ATMOSPH RE Four lit changeur Filtre Lavage Filtre Tour Chemin e de sable fluidis de chaleur lectrostatique acide basique manche catalytique 79 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET
105. nctionnement figure 26 est donc faible Un d s quilibre d un exc s d acide diminue le pH avec un effet toxique et inhibiteur sur les m thanog nes Injection de biogaz pour le brassage Extraction de biogaz vers le stockage Brassage des boues par utilisation chauffage production d nergie r injection de biogaz Chauffage des oves 35 C Extraction de boues ig r es par trop plein Chaudi re i fonctionnant Alimentation au biogaz en boues SIAAP primaires Figure 26 Digestion ana robie a Sch ma de fonctionnement b Cinq digesteurs et une cuve de biogaz Seine aval SIAAP 52 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E paississement statique Sous l action de la pesanteur l paississement permet de concentrer les boues de 2 8 fois en les amenant de quelques grammes par litre quelques dizaines de grammes par litre concentration comprise entre 15 et 100 g l L paississement s effectue donc par d cantation dans une cuve fond conique La boue paissie est vacu e par le bas figure 27 Alimentation en boues Extraction des boues paissies SIAAP Figure 27 paississement statique gravitaire a Sch ma de fonctionnement b paississeur l air libre parsem de v g tation Seine aval SIAAP Le Bar Flor al E Facon paississement par flottation Cette technique s applique principalement aux boues biologiques d une
106. nitaires font partie de cette cat gorie de polluants SICCIT Pourcentage massique de mati res s ches La siccit des boues d puration est valu e par la quantit de solide restant apr s un chauffage 110 C pendant deux heures Une boue pr sentant une siccit de 5 est caract ris e par une teneur en eau de 95 STATION DE TRAITEMENT DES EAUX US ES STEU Ensemble d quipements situ s au d bouch d un r seau d gouts et assurant la d pollution des eaux us es avant leur rejet dans un cours d eau un lac ou un oc an Une station de traitement des eaux us es commun ment appel e station d puration implique diff rents proc d s de traitement physico chimiques et biologiques pour extraire les divers polluants contenus dans les eaux d grillage dessablage d shuilage d cantation puration biologique clarification Le traitement des produits de l puration principalement les boues et des odeurs est galement int gr TRAITEMENT DES BOUES Ensemble des processus physiques thermiques chimiques et biologiques qui modifient les caract ristiques des boues de mani re en r duire les nuisances le volume et la part d eau en faciliter la manipulation et dans la mesure du possible en favoriser la valorisation SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E IE des INUStrations I CADRE G N RAL DE L ASSAINISSEMENT A CONTEXTE R GLEMENTAIRE ET G OGRAPHIQUE
107. ntes Il s agit des nitrites NO et des nitrates NO produits de la transformation chimique de l azote r duit en pr sence d oxyg ne oxydation Elles n apparaissent qu au cours des traitements puratoires ou lors des rejets d eau insuffisamment pur e dans les cours d eau Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt Les risques sanitaires associ s aux nitrites 18 Guide techniq e de l assainissement R Bourrier M Satin et B Selmi ditions Le Moniteur 2010 17 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Pollution phosphor e Le phosphore pr sent dans les eaux us es a deux origines principales le m tabolisme humain et les d tergents est mesur sous deux formes Le phosphore total Pt phosphore particulaire phosphore dissous Les orthophosphates PO constituent la majeure partie du phosphore dissous La principale menace que repr sentent les pollutions phosphor e et azot e pour le milieu naturel est l eutrophisation l azote et le phosphore sont n cessaires la croissance des v g taux et des algues mais leur pr sence en exc s dans le milieu aquatique conduit la prolif ration des esp ces v g tales c est l eutrophisation Parmi les cons quences directes de l eutrophisation on peut citer la perturbation de la production d eau potable des activit s conomiques et des loisirs nautiques De plus l eutrophisation se traduit par une forte consommation d oxyg ne notammen
108. nuisances sonores et olfactives de gestion des flux Z5 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E e Performances Quelques ann es avant la construction de l usine Seine centre la Directive europ enne eaux r siduaires urbaines DERU voir encadr s pages 10 et 37 impose aux agglom rations de plus de 15 000 habitants la mise en place d un traitement secondaire des eaux us es avant la fin de l ann e 2000 L usine mise en eau en 1998 se doit donc d purer les eaux us es de Paris a un degr pouss liminant non seulement les mati res en suspension et la pollution carbon e mais aussi une forte proportion des pollutions azot es et phosphat es Sa situation au c ur d un tissu urbain dense et la superficie r duite du terrain qu elle occupe ont conduit au choix de la biofiltration pour le traitement secondaire des eaux us es Pour les m mes raisons le proc d d incin ration des boues sur place a t privil gi permettant d viter le transport par camions des boues transform es en engrais organiques vers les exploitations agricoles e Conception Le terrain exigu a impliqu de concevoir une station d puration compacte et sur plusieurs niveaux ce qui tait un d fi organisationnel Une autre contrainte est li e la pr sence proximit imm diate de l usine l vatoire de Colombes construite en 1901 T moin de l architecture industrielle du XIXe si cle la halle en briques est inscrite
109. ogiques d velopp s par certains micro organismes Ces derniers peuplent tous les milieux de la plan te et participent activement l quilibre des cosyst mes Ils assurent notamment la d gradation de la mati re organique en mati re min rale assimilable par les v g taux Ainsi lors d une pollution les micro organismes pr sents naturellement dans les rivi res prolif rent et sont capables de d grader les diff rentes pollutions dissoutes en les utilisant pour leur propre croissance C est le principe d auto puration d un cours d eau reproduit grande chelle par les hommes dans le cadre de l puration biologique des eaux us es Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt L auto puration e Les micro organismes et l puration des eaux us es Regroupant une tr s grande diversit d esp ces les micro organismes poss dent des sp cificit s propres et corr lativement des capacit s distinctes d puration des eaux Quatre groupes sont impliqu s dans l puration des eaux us es Les bact ries Organismes unicellulaires dont la taille est de l ordre de 1 um les bact ries consomment les mati res min rales et organiques constituant la pollution Elles se reproduisent par division binaire Chaque cellule m re se divise en deux cellules filles strictement identiques clones Dans des conditions optimales la croissance d une culture est exponentielle titre d exemple la population de la bact rie Escherichi
110. on est un processus au cours duquel de nombreux types de bact ries h t rotrophes utilisent les nitrates comme source d oxyg ne pour oxyder la mati re organique Au cours du processus les nitrates sont progressivement r duits le terme final tant du diazote gaz inoffensif composant 79 de l air que nous respirons HO gt NO gt NO gt NO gt N La d nitrification se d roule en anoxie c est dire un milieu dans lequel une concentration en oxyg ne dissous nulle est maintenue en amont du traitement du carbone avec une recirculation des nitrates et ou en aval de la nitrification si l on ajoute du carbone provenant d une source exog ne comme le m thanol Moyennant un dimensionnement adapt la nitrification et la d nitrification peuvent tre r alis es simultan ment La pollution phosphor e L limination de la pollution phosphor e peut tre obtenue par des bact ries notamment du genre Acinetobacter Elles sont capables d assimiler de grandes quantit s d orthophosphates une forme min rale dissoute de phosphates quand apr s une p riode de privation on les remet en pr sence d oxyg ne L alternance des phases a robie et ana robie souvent s par es dans l espace dans deux bassins diff rents entra ne un stress qui conduit une surassimilation de phosphore par les bact ries ce qui permet une diminution globale des phosphates dans l eau Le phosphore accumul dans les corps cellulaires bact riens est
111. oque une diminution de 3 5 4 5 fois le poids des boues vacuer e r aliser une hygi nisation et une stabilisation de la boue Cela permet un stockage sur de longues p riodes sans production de mauvaises odeurs e changer la texture de la boue Celle ci devient solide et peut tre granul e ce qui facilite sa manipulation et am liore son image figure 32 c Les boues ainsi trait es peuvent tre utilis es aussi bien en valorisation agricole qu en incin ration Il existe deux seuils de s chage entre lesquels on choisit en fonction du devenir des boues e le s chage pouss assure une siccit finale minimale de 60 e le s chage total assure une siccit sup rieure 90 Air chaud Air de refroidissement Alimentation en boue Boues d shydrat es gt hoen AN Irene condenseur Mise en d pression SIAAP ze Ed Figure 32 S chage SIAAP Le Bar Flor al E Facon a Sch ma de fonctionnement b S cheur thermique Seine Gr sillons c Granul s obtenus par s chage La nature des boues s ch es leur conf re une aptitude l auto chauffement qui s accompagne d un risque de combustion Leur stockage doit faire l objet d am nagements particuliers afin de r duire ces risques SIAAP Le Bar Flor al E Facon 56 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Stabilisation par chaulage Le chaulage est une technique de traitement la chaux destin e corriger
112. qui remplace une ancienne station d puration du SIAAP Marne aval 1 construite en 1976 30 000 m j sur 7 ha afin d en augmenter la capacit de traitement am liorer les performances puratoires et r duire les nuisances olfactives et sonores pour les riverains e Particularit seule station d puration du SIAAP rejetant dans la Marne et mise en place d un traitement tertiaire e Rayon d action 16 communes de Seine Saint Denis et de Seine et Marne Brou sur Chantereine Champs sur Marne Chelles Coubron Courtry Gagny Gournay sur Marne Le Pin Le Raincy Montfermeil Neuilly sur Marne Noisy le Grand Neuilly Plaisance Rosny sous Bois Vaires sur Marne Villemomble e Population concern e 300 000 habitants e Capacit de traitement 75 000 m j par temps sec et 100 000 m j par temps de pluie e Performances puratoires MES 97 carbone DBO 98 azote global NGL 86 phosphore total 94 SIAAP Le Bar Flor al L Tura Figure 52 Usine Marne aval e Proc d s mis en uvre Eaux pr traitement d cantation physico chimique biofiltration d phosphatation tertiaire et d sinfection par ultra violets Boues paississement et incin ration zoom e Dur e des traitements de l eau OERS CRE BUTS 2h35 LA VALORISATION NERG TIQUE PAR TRAITEMENT THERMIQUE DES BOUES Dans le contexte tr s urbanis de l usine Marne aval le traitement des boues par incin ration a t retenu pou
113. r ces avantages e absence d odeurs et de bruits e faible volume de cendres vacuer ce qui r duit les transports et donc les rejets de gaz effet de serre ainsi que les nuisances pour les riverains Apr s m lange paississement et d shydratation les boues sont d truites par oxydation thermique dans un four lit de sable fluidis figure 53 Les fum es sont vacu es apr s d poussi rage pi geage et neutralisation des gaz acides et des traces de m taux lourds et annihilation des oxydes d azote par catalyse la sortie du traitement des fum es des analyseurs mesurent en continu la qualit des rejets SIAAP Le Bar Flor al Autre avantage l incin ration requiert tr s peu d nergie Une fois le four pr chauff la combustion s autoalimente avec les boues qui y sont br l es Enfin la chaleur d gag e est r cup r e par un changeur qui la transforme en vapeur permettant de chauffer des locaux de l usine et de faire tourner une turbine qui fournit de l lectricit Figure 53 Installation d un four lit de sable fluidis Marne aval SeNe Iles IN elle e le Aal CEE SEINE MOR E SEM L CO USINE LAPS e Localisation Le Blanc Mesnil Seine Saint Denis vue en image de synth se e Destination des eaux pur es la Mor e affluent indirect de la Seine e Date de mise en service 2013 e Superficie 2 5 ha e Profil la plus petite des usines du SIAAP une conju
114. r d versement soit par raclage Dans le second cas les graisses sont r cup r es en surface par un pont mobile qui effectue des allers retours sur le bassin elles sont ensuite bloqu es une extr mit du bassin et racl es vers des tr mies d vacuation 29 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Le devenir des graisses La valorisation des graisses est plus d licate que celle des sables Leur incin ration constitue une solution satisfaisante du fait de leur bon pouvoir calorifique inf rieur le PCI exprim en kilojoules par kilogramme kJ kg est la quantit de chaleur d gag e par la combustion compl te d une unit de combustible bien qu elle soit assez difficile mettre en uvre compte tenu de la nature h t rog ne du produit LES BONS GESTES POUR LE BON FONCTIONNEMENT D UNE STATION D PURATION Lorsque l on a une grande quantit d huile alimentaire jeter il ne faut pas la verser dans l vier pour ne pas surcharger le d graissage L id al est de la d poser dans une d chetterie mais on peut aussi la transvaser dans une bouteille en plastique et jeter l ensemble ferm avec les ordures m nag res I existe d sormais des produits pour solidifier les mati res grasses afin de faciliter leur vacuation Le plus souvent dessablage et d graissage sont regroup s dans un m me bassin pour effectuer ce qui permet des conomies d nergie et de place figure 8 Turbine d a ration Pont
115. r de produits hygi niques cotons tiges coton lingettes tampons et serviettes hygi niques pr servatifs etc dans les toilettes ou les lavabos afin d viter de perturber le d grillage Dans la rue n abandonner aucun d chet dans le caniveau 3 DESSABLAGE L objectif du dessablage est de retenir les mati res min rales qui pourraient provoquer l abrasion des tuyauteries et des pompes ainsi que le bouchage et l ensablement des ouvrages On extrait des graviers des sables et des particules min rales ainsi que de petits morceaux de verre de b ton de poteries En g n ral le dessablage extrait les particules de densit sup rieure 2 5 et dont la granulom trie est sup rieure ou gale 0 2 mm Les particules de granulom trie inf rieure sont prises en charge pendant l tape de la d cantation primaire voir chapitre B Le principe du dessablage est de laisser tomber les particules min rales au fond du bassin duquel elles seront ensuite extraites Une contrainte forte marque cette tape il s agit d extraire le maximum de mati res min rales mais le minimum de mati res organiques susceptibles de fermenter et de provoquer diverses nuisances lors de leur stockage et de leur transport La vitesse d coulement de l eau est ralentie entre 30 et 60 cm s ce qui en th orie permet de s lectionner les produits s diment s en s parant les l ments min raux et les mati res organiques en suspension En pratiq
116. r rejet dans le milieu naturel AUTO PURATION Ensemble des processus naturels permettant un milieu pollu de retourner son tat originel L action des micro organismes en est le principal moteur BIOGAZ Gaz produit par la fermentation de mati res organiques animales ou v g tales en l absence d oxyg ne il est compos essentiellement de m thane CH 65 et de dioxyde de carbone CO 35 BOUES D PURATION e Boues activ es technique de l puration biologique utilisant une forte concentration de micro organismes purateurs en cultures libres e Boues traiter r sidus produits lors de diff rentes tapes de d pollution des eaux us es dans une station d puration d cantation primaire clarification Elles sont compos es d eau et de substances min rales et organiques Ces boues subissent plusieurs traitements en vue de leur valorisation ou de leur limination e Boues primaires boues extraites au cours des traitements primaires d cantation e Boues secondaires boues extraites au cours des traitements biologiques ou secondaires tr s riches en micro organismes vivants CLARIFICATION tape de l puration biologique assurant la s paration de l eau pur e et des boues activ es par une d cantation L eau peut alors tre rejet e dans la rivi re CLARIFLOCULATION D cantation compacte associ e un traitement chimique permettant de diminuer le temps de traitement 81 SCIENCES ET TECH
117. ralement le jour Suivant ce que l on veut exprimer on parlera de flux horaire journalier de semaine la plus charg e annuel Le terme d pend aussi de la position laquelle on se place flux entrant capacit de la station flux sortant pollution rejet e au milieu naturel flux limin efficacit puratoire de la station 20 M mento technique de l eau Degr mont Suez 2005 20 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Collecte ktransport de eaux us es Le syst me de collecte et de transport des eaux us es d signe le r seau de canalisations principalement souterraines qui recueille et achemine les eaux us es jusqu aux stations d puration Il convient de diff rencier la collecte qui se fait par les branchements des particuliers et des entreprises ainsi que par les avaloirs d gout et le transport qui se fait par des canalisations de diff rents mod les Un r seau d assainissement est particuli rement complexe du fait de la multitude de tron ons h t rog nes qui le composent et des n uds ponctuant le parcours des eaux us es branchements jonctions bifurcations seuils etc Les r seaux ont t progressivement renforc s et interconnect s am liorant ainsi leur efficacit mais augmentant aussi cette complexit CARACT RISTIQUES DES R SEAUX D ASSAINISSEMENT 1 DEUX PRINCIPAUX TYPES DE R SEAUX Historiquement les premiers gouts recueillaient toutes les eaux us
118. ration encadr sur l incin ration des boues d puration page 58 ou d une d sodorisation page 61 ainsi que sur la gestion des sous produits de l puration Les contraintes de traitement des eaux us es dans la l gislation sur l eau Les professionnels de l assainissement sont r guli rement confront s de nouvelles normes pour la pr servation de la qualit de l eau et des milieux aquatiques qui requi rent des investissements massifs gt Les directives europ ennes constituent les principales contraintes r glementaires e Directive eaux r siduaires urbaines DERU 1991 91 271 CEE La DERU a pour objectif d emp cher la d t rioration de l environnement par le rejet des eaux us es dans le milieu naturel Pour cela elle impose la collecte et le traitement des eaux us es dans toutes les agglom rations De plus la DERU demande d identifier des zones sensibles sujettes l eutrophisation et d y mettre en uvre des traitements plus 2 Article 1 du d cret du 03 06 1994 relatif la collecte et au traitement des eaux us es mentionn es aux articles L 372 1 1 et L 372 3 du Code des communes 3 Source ONEMA Office national de l eau et des milieux aquatiques 4 Ensemble d habitations raccord es un r seau d assainissement SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E rigoureux encadr page 37 Selon la taille de l agglom ration et la sensibilit du milieu naturel la directive fixe un nivea
119. ration et leur fournit des l ments de d cision MAGES constitue un puissant outil d aide la d cision D sormais les exploitants disposent de toutes les informations pour choisir sur la portion qui leur incombe d actionner ou non les vannes de rediriger les flux vers les ouvrages de stockage de les retenir dans les r seaux pour retarder l arriv e de d bits trop importants dans les usines d puration 67 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E USINES DU SIAAP Pour mener bien sa mission d assainissement des eaux us es le SIAAP poss de et exploite neuf usines figure 37 Trois d entre elles ont pour principale fonction d assurer un pr traitement des eaux us es notamment leur dessablage Les six autres des stations d puration r parties dans quatre d partements autour de Paris assurent la d pollution des eaux us es de l agglom ration parisienne par le biais de fili res de traitement compl tes mais diff rentes les unes des autres 1 USINES DE PR TRAITEMENT e Charenton le Pont Val de Marne C est la fois un centre de pr traitement qui re oit les eaux brutes du sud est de l agglom ration parisienne et une station de relevage qui envoie les eaux vers l usine d puration de Seine amont Valenton e Clichy Hauts de Seine C est un centre de pr traitement d grillage et dessablage des effluents des gouts de la ville de Paris dont il re oit 80 des eaux us es soit pr s de 1
120. ropolluants gt Micropolluants m talliques et cadmium chrome cuivre mercure nickel plomb zinc chimiques et toxicit PCB 7 HAP fluoranth ne benzo b fluoranth ne benzo a pyr ne a eraiki e surveillance de la qualit microbiologique EE E ufs d helminthes vers parasites en GEOGRAPHIE EE j s Micro virus Micro organismes pr sents dans les eaux us es bact ries salmonelles 36 ADEME http www ademe fr partenaires boues pages f53 htm 37 Selon l arr t du 8 janvier 1998 fixant les prescriptions techniques applicables aux pandages de boues sur les sols agricoles 48 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Seuls certains sols sont d clar s aptes recevoir ces boues et les doses appliqu es sont r glement es l accumulation ventuelle d l ments toxiques dans le sol et les cultures est suivie long terme La tra abilit est exig e la responsabilit du producteur de boues restant enti re Le SIAAP se pr occupe depuis longtemps des probl mes de contamination des sols et des v g taux cons cutive aux pratiques anciennes d pandage d eaux brutes non trait es comme en t moignent de nombreux travaux confi s l INRA Par ailleurs les boues mises en pandage ne sont pas les seules sources potentielles de contamination des sols Actuellement on s interroge sur la possibilit d une contamination par voie a rienne c est dire par l interm diaire de d p ts atmo
121. s t rotrophes anoxie SIAAP Figure 20 puration biologique par biofiltration a Sch ma de fonctionnement b Mat riaux de biofiltration Biostyrene OTV Biolite Degr mont SIAAP LES BONS GESTES POUR LE BON FONCTIONNEMENT D UNE STATION D PURATION Afin de ne pas d grader la biomasse puratrice du traitement secondaire il est pr conis de ne pas jeter de produits chimiques avec les eaux us es Les produits pharmaceutiques doivent tre rapport s dans les pharmacies et les autres produits chimiques notamment ceux utilis s pour le bricolage caustiques solvants peintures colles d capants etc doivent tre d pos s dans les d chetteries Il est galement recommand de ne pas surdoser les produits d hygi ne et les d tergents et de choisir des produits ayant un impact r duit sur l environnement colabels Dans le jardin il est important de ne pas pandre de produits phytosanitaires pesticides proximit du r seau d gouts ils y seraient conduits par la pluie Les proc d s d puration biologique sont galement utilis s pour l assainissement non collectif Selon la nature du sol et diff rents param tres tels que le taux d humidit le proc d varie Toutefois l assainissement collectif tant tr s largement majoritaire en agglom ration parisienne cette th matique ne sera pas trait e dans ce livret 33 Service d assistance technique pour l puration
122. s d eau douce ou c ti re victimes ou menac es d eutrophisation br ve ch ance e les eaux douces de surface destin es au captage d eau potable et qui pourraient contenir une concentration de nitrates sup rieure la norme admise les zones pour lesquelles un traitement compl mentaire est n cessaire Les stations d puration rejetant dans ces zones doivent donc mettre en place des traitements adapt s en particulier pour les pollutions azot es et phosphor es dans les stations d puration de plus de 10 000 EH figure 15 pour se conformer aux normes de rejet Phosphore total 2 mg l 80 entre 10 000 et 100 000 Azote total 15 mg l 70 Phosphore total 1 mg l 80 sup rieur 100 000 Azote total 10 mg l 70 Figure 15 Prescriptions relatives aux rejets des stations d puration en zone sensible En 2004 la Cour de justice des Communaut s europ ennes aujourd hui Cour de justice de l Union europ enne a engag une proc dure contre la France jugeant que la liste des zones sensibles que cette derni re avait tablie n tait pas suffisamment compl te Fin 2005 la France a donc requalifi en zones sensibles des pans entiers de son territoire la totalit du bassin hydrographique de la Seine par exemple Toutes les stations d puration de la r gion parisienne dont les usines du SIAAP ont donc t concern es par cette mesure Le SIAAP a alors lanc des travaux de grande enverg
123. s de m tres cubes d eaux us es dans un r seau de 444 km de collecteurs et d missaires pour les acheminer jusqu ses six stations d puration figures 37 et 38 Ces canalisations sont situ es entre 3 et 100 m de profondeur Pour garantir la s curit du transport des eaux us es et celle des quipements urbains en surface le SIAAP doit r guli rement inspecter entretenir et nettoyer ce r seau Eric Lafon Figure 38 Vue int rieure d un collecteur et d un missaire du SIAAP a Collecteur des coteaux sous le boulevard Magenta Paris b missaire de Cachan Sceaux SIAAP Dans certains cas cette fonction de transport s accompagne d une dimension environnementale et symbolique C est le cas du collecteur secondaire permettant le doublement de la Bi vre qui vite le rejet des eaux us es dans le cours de la rivi re encadr ci dessous Le doublement de la Bi vre Dans le cadre du projet de r ouverture de la Bi vre rivi re canalis e et enterr e dans sa partie aval dans les Hauts de Seine depuis le XIX si cle la qualit de l eau doit pour des raisons sanitaires et environnementales tre am lior e Cela implique de mettre fin aux rejets d eaux non trait es La solution choisie a t d installer sur 1 9 km une conduite souterraine parall le la Bi vre le collecteur Doublement de la Bi vre Un collecteur et des gouts doublaient d j le cours de la rivi re jusqu Paris mais
124. s du SIAAP I est bas au si ge du SIAAP Paris figure 42 MAGES permet de coordonner l action des diff rents acteurs de l assainissement et d optimiser en temps r el le fonctionnement du r seau La supervision des flux transitant dans les r seaux et les stations d puration est d autant plus utile en temps de pluie Gr ce ses fonctions ce logiciel permet d viter les inondations et de limiter les d versements d eaux non trait es dans le milieu naturel SIAAP Figure 42 La salle de contr le de MAGES e recueille les informations des diff rents acteurs de l assainissement communes et syndicats de communes charg s de la collecte des eaux us es et pluviales d partements assurant leur transport jusqu au r seau g r par le SIAAP d bit de l eau tat du r seau fonctionnement des usines etc prend aussi en compte les pr visions de M t o France e analyse ces donn es en temps r el et livre une photographie instantan e de la situation du r seau d assainissement e Outil de simulation il est capable d laborer en quinze minutes les sc narios les mieux adapt s en situation risque violent orage dysfonctionnement d un quipement travaux d entretien dans les r seaux pour optimiser la gestion du r seau en fonction de la disponibilit des ouvrages et de la quantit d eau qui circule dans le r seau du SIAAP e Enfin il informe les exploitants des r seaux et des stations d pu
125. s jus issus de d chets de d charges ou de composts On parle aussi de percolat MATI RE ORGANIQUE Mati re constitutive des tres vivants animaux ou v g taux en vie ou en phase de d composition MATI RES e d cantables l ments suffisamment lourds pour se d poser au fond d un r cipient e dissoutes compos s min raux ou organiques solubles dans l eau e en suspension MES l ments fins m l s l eau sans avoir un impact e volatiles quantit de mati re organique du r sidu sec assimil e la fraction organique des MES MICRO ORGANISME Organisme vivant microscopique MICROPOLLUANT Substance qui en raison de sa toxicit de sa persistance et de sa bioaccumulation est de nature alt rer les fonctions m taboliques des tres vivants Un micropolluant est susceptible d avoir un impact une concentration tr s faible On distingue les micropolluants m talliques inorganiques et les micropolluants chimiques organiques 83 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 84 NUTRIMENTS l ments chimiques n cessaires la croissance v g tale Leur exc s dans un milieu aquatique provoque le ph nom ne d eutrophisation PATHOG NE De nature provoquer une maladie POLLUANTS MERGENTS Polluants peu analys s et tudi s jusqu pr sent et dont les effets sur l environnement et la sant humaine sont encore mal identifi s Les cosm tiques les produits pharmaceutiques et phytosa
126. s objectifs de traitement pour la protection du milieu r cepteur prenant en compte l volution de la l gislation directives europ ennes la r duction des flux de pollution d vers s par temps de pluie Le SIAAP d cide de construire trois nouvelles stations d puration une Colombes Seine centre E Pour allerplus Teim une en aval de Seine aval Seine Gr sillons HISTOIRE un nord de Paris Seine Mor e une au nord est gt Rep res chronologiques des stations d puration du SIAAP La localisation de la station d puration de Colombes implant e entre Paris et Seine aval est justifi e par l existence d un site en bord de Seine d j affect des activit s d assainissement depuis un si cle Propri t de la Ville de Paris il comprend une usine de pompage un centre de recherche une petite station d puration exp rimentale et un laboratoire d analyse des eaux De plus il est desservi par l missaire g n ral Clichy Colombes Il pr sente n anmoins de fortes contraintes dont d coulent en partie les caract ristiques de la nouvelle usine la proximit de secteurs r sidentiels d activit s industrielles et de loisirs la faible superficie disponible 4 ha la pr sence d une halle historique servant de station de pompage L usine est remarquable plus d un titre en termes de performances de conception architecturale d int gration dans le paysage et de pr vention des
127. sph riques ou par les impuret s contenues dans les engrais min raux La qualit des boues s est beaucoup am lior e ces derni res ann es gr ce la r glementation notamment l obligation faite aux industriels d adopter des technologies propres et de traiter leurs rejets avant qu ils ne rejoignent le r seau de collecte des eaux us es Gr ce ces efforts et la g n ralisation de l essence sans plomb la teneur en plomb des boues de Seine aval a t divis e par trois et leur teneur en cadmium l a t par vingt Dans les usines du SIAAP la valorisation agricole est l option retenue Seine aval encadr ci dessous et en partie Seine amont et Seine Mor e La valorisation agronomique des boues Seine aval L usine Seine aval dans les Yvelines est situ e en dehors de l agglom ration parisienne proximit des plaines agricoles de la Beauce et du Vexin Sa localisation lui offre de nombreux d bouch s pour une valorisation agricole des boues c est donc la strat gie qui est d velopp e depuis plusieurs d cennies Seine aval le traitement des boues s effectue au sein de l Unit de production des boues d shydrat es UPBD Chaque ann e environ 72 000 tonnes de boues trait es exprim es en mati res s ches sont vacu es de l usine figure 25 Cette production subit une augmentation in vitable du fait de l am lioration constante du niveau de traitement des eaux us es Ainsi apr s la mise
128. t es quotidiennement soit l quivalent de 700 piscines olympiques remplies chaque jour d eaux us es Mode d emploi du livret el relatifs au SIAAP en violet les gestes cocitoyens li s l assainissement en bleu LE PROGRAMME LE LIVRET Partie Propos Chapitre L eau est omnipr sente dans notre environnement On peut d crire l hydrosph re et le cycle de l eau naturel en illustrant les transferts entre les diff rents 2 ze l B 1 compartiments On peut galement tudier le cycle domestique ou urbain de l eau cr par l Homme pour subvenir ses besoins L eau peut contenir des gaz dissous dans l eau O et CO LB 2 L eau est un solvant universel qui dissout tr s mal les graisses Cela est exploit en assainissement plus pr cis ment l tape du d graissage pendant le III A 4 pr traitement afin d extraire les mati res grasses des eaux us es On distingue deux types de m langes aqueux les m langes homog nes l ments dissous et h t rog nes mati res en suspension Les mati res en suspension sont partiellement d cantables celles qui le sont sont retir es lors des traitements de d cantation C est l occasion de tracer un sch ma de d cantation et ou de r aliser un montage de d cantation IIl B Les mati res dissoutes sont extraites lors des traitements biologiques et tertiaires Il C D L air est compos principalement de deux gaz dio
129. t des d chets m nagers l ann e 2002 en r servant les mises en d charge aux seuls d chets ultimes Est ultime un d chet r sultant ou non du traitement d un autre d chet qui n est plus en mesure d tre trait dans les conditions techniques et conomiques du moment notamment par extraction de la part valorisable ou par r duction de son caract re polluant ou dangereux articles L 541 1 et L 541 24 du Code de l environnement On constate donc que la mise en d charge ne peut plus tre consid r e terme comme une voie d limination des boues d puration La valorisation des boues est donc une n cessit absolue et s appuie sur une fili re de traitement particuli rement complexe et pointue qui est en cours de d veloppement Quel que soit le mode de valorisation ou d limination envisag les boues doivent d abord subir une s rie de traitements 41 Directive de 1999 concernant la mise en d charge des d chets 42 http europa eu Synth ses de la l gislation de l Union europ enne 43 Directives du 5 avril 2006 et du 19 novembre 2008 relatives aux d chets 44 Directive europ enne du 26 avril 1999 concernant la mise en d charge des d chets 45 Loi du 13 juillet 1992 relative l limination des d chets ainsi qu aux installations class es pour la protection de l environnement 46 Guide r gional de la gestion des d chets de la r gion PACA http www guide dechets paca com 50 SCIENCES ET TECHN
130. t des fum es avec r cup ration des cendres voir zoom sur le traitement des fum es Seine centre page 71 Il existe une l gislation sur les rejets de fum es li s l incin ration des boues d puration Fum es cendres om Hapt gt Injection Ventilateur de boues Adem de fluidisation Four d incin ration changeur Filtre Lavage Filtre Tour Chemin e g lit fluidis de chaleur lectrostatique acide basique manche catalytique SIAAP Figure 33 Incin ration a Sch ma de fonctionnement b Four lit de sable fluidis Seine centre SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 7 lraitemeni des odeu VS CARACTERISTIQUES DES ODEURS EN STATION D PURATION L odorat est le sens qui permet de percevoir les odeurs Une odeur peut se d finir comme l impression particuli re que certaines manations de l environnement physique et biologique produisent sur l appareil olfactif Ces manations sont des mol cules volatiles qui ont la propri t d interagir avec le syst me nerveux pour y produire une sensation l odeur Ce qui est per u comme une sensation homog ne est bien souvent le r sultat de l activation d un grand nombre de r cepteurs par des mol cules tr s diverses le sujet n a pas conscience de cette complexit chimique L olfaction est une fonction physiologique qui permet l analyse des mol cules chimiques volatiles Chez les mammif res l organe r cep
131. t par les plantes surabondantes mais surtout par les micro organismes qui d gradent cette importante masse organique constitu e par les v g taux morts Cet appauvrissement en oxyg ne dissous est n faste pour la faune aquatique Le risque d une eutrophisation est moins lev pour un fleuve canalis comme la Seine que pour un fleuve lent tel que la Loire ou une petite rivi re Par ailleurs l eutrophisation peut tre r gul e en limitant les apports en l un ou l autre des l ments nutritifs que sont les mati res azot es et phosphor es Dans les rivi res le phosphore est naturellement et proportionnellement en concentration plus faible que l azote c est le facteur limitant de la croissance des plantes aquatiques Il faut donc supprimer les apports de phosphore susceptibles de provoquer la croissance excessive des v g taux dans les rivi res Un moyen efficace est de fabriquer des lessives totalement exemptes de phosphates ou d liminer les phosphates r siduels issus du m tabolisme humain au niveau des stations d puration Le littoral marin est galement victime d eutrophisation pouvant prendre diverses formes dont la prolif ration d algues vertes notamment sur les plages bretonnes Dans ce cas l azote principalement d origine agricole est l l ment nutritif limitant de la croissance algale Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt Azote Phosphore et eutrophisation Micropolluants Des milliers de pro
132. tation d puration ils ont pour but de retenir les mati res s parables par des proc d s simples les mati res volumineuses au moyen de grilles les sables dans des dessableurs les produits moins denses que l eau et les mati res flottantes les plus grossi res par des installations de d graissage Ces proc d s facilitent les op rations ult rieures telles que pompage digestion traitements m caniques des boues au cours desquelles on peut craindre l engorgement et l abrasion des appareils 2 1 D GRILLAGE Premier dispositif de la station d puration le d grilleur est destin retenir les mati res volumineuses qui pourraient perturber la suite du traitement Comme son nom l indique il est constitu d une grille que l effluent doit traverser figure 5 La vitesse de passage de l eau doit tre suffisante pour que les d chets se plaquent sur la grille sans la colmater de l ordre de 0 5 1 m s Les barreaux droits en acier sont plus ou moins espac s formant trois niveaux de grilles pr d grillage pour un cartement sup rieur 40 mm d grillage moyen entre 10 et 40 mm d grillage fin entre 6 et 10 mm Les grilles peuvent tre manuelles ou m caniques le premier type tant r serv aux tr s petites stations d puration Le nettoyage automatique des grilles est recommand pour viter le colmatage et une l vation du niveau d eau en amont de la grille Il est assur par un r teau aussi
133. teur de l olfaction est la muqueuse olfactive situ e dans la r gion dorsale et post rieure des fosses nasales elle est compos e de neurones olfactifs La perception d une odeur r sulte d un stimulus tr s rapide presque instantan qui comporte plusieurs informations parmi lesquelles l intensit et la qualit de l odeur La capacit olfactive est plus forte le matin et la r ceptivit aux odeurs varie d un individu l autre Cependant il est notoire que les femmes ont un meilleur odorat que les hommes et que les non fumeurs sont plus sensibles que les fumeurs partir de 60 ans s amorce une baisse de la sensation de la discrimination et de l identification des odeurs L odorat humain bien que moins sensible que celui d autres mammif res est une source d information sur les substances chimiques de l environnement Le nez humain est capable de reconna tre jusqu 4 000 odeurs des concentrations tr s faibles en mol cules odorantes Les techniques analytiques ne parviennent pas toujours atteindre un tel seuil de d tection Au quotidien les nuisances olfactives sont un l ment majeur de d sagr ment Facilement d tectables elles sont le principal motif de plaintes des populations 8 e 7 P ller plus loin riveraines des stations d puration Afin de pr server le cadre de vie des GE EECHER SSC G OGRAPHIE habitants des communes situ es proximit de ses usines le SIAAP ee B lleg HEED m ne des actions
134. tiers r cents avec la mise en place d un double r seau Les eaux us es sont conduites la station d puration pour traitement L effluent pr sente donc dans ce cas une qualit relativement r guli re ainsi qu un d bit journalier assez constant Les eaux pluviales sont rejet es dans un cours d eau apr s avoir subi un traitement sp cifique dans certains cas Toutefois le plus souvent les eaux pluviales sont simplement collect es et infiltr es au niveau de la parcelle ou vacu es en surface dans un foss par exemple 21 Guide technique de l assainissement voir note n 18 21 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 22 Station d puration Bassin de r tention Station d puration SIAAP Figure 3 Deux types de r seaux d assainissement unitaire et s paratif 2 PRINCIPES HYDRAULIQUES Dans la mesure du possible le transport des eaux us es se fait par gravit c est dire que leur coulement se fait selon la pente naturelle Cependant lorsque la configuration du terrain ne permet pas un coulement satisfaisant des eaux on a recours des proc d s de pompage pour faciliter leur acheminement Il s agit le plus souvent de leur faire franchir un obstacle topographique ou de prolonger le parcours de l effluent lorsque la d nivellation devient trop faible et pour viter une sur profondeur de la canalisation en fin de trajet Il est donc indispensable d implanter ponctuellement
135. tion au sein des d partements de la r gion se r v le surprenante Petite couronne Grande couronne Paris 0 Seine et Marne 284 Hauts de Seine 1 SIAAP Yvelines 140 dont 2 SIAAP Seine Saint Denis 2 SIAAP Essonne 60 Val de Marne 1 SIAAP Val d Oise 42 Le territoire francilien peut ainsi tre scind en deux entit s la grande couronne qui pr sente les deux syst mes d assainissement collectif avec 526 stations d puration et non collectif et la petite couronne qui est exclusivement raccord e un syst me commun d assainissement collectif et ne compte que quatre stations d puration En fait le territoire central de la r gion parisienne caract ris par un tissu urbain dense s tend au del des quatre d partements de la petite couronne Commun ment appel agglom ration parisienne il correspond la zone d action du SIAAP Six grandes stations d puration les usines du SIAAP y assurent le Pour aller plus loin traitement des eaux us es de 72 de la population francilienne soit HISTOIRE 8 6 millions d habitants Cette configuration est le fruit de l histoire e gt l histoire de l assainissement dans de l assainissement de Paris puis de l agglom ration parisienne l agglom ration parisienne Par cons quent ce livret est consacr aux principes et aux proc d s de l assainissement collectif et exception faite d un encadr page pr c dente n aborde p
136. tion des eaux us es protection des milieux aquatiques sont ici approfondis et ordonn s selon diff rentes disciplines toujours en s appuyant sur les caract ristiques de l le de France et du bassin de la Seine territoires o uvre le Syndicat Pour le niveau secondaire la collection comporte quatre volumes th matiques utilisables au coll ge et au lyc e G ographie L assainissement des enjeux globaux une gestion locale S Histoire De Lut ce l agglom ration parisienne 2 000 ans d assainissement Sciences de la vie et de la Terre Les enjeux cologiques de l assainissement en r gion parisienne S Physique chimie sciences de la vie et de la Terre technologie L assainissement des eaux us es en agglom ration parisienne principes et proc d s Si ces ouvrages sont destin s tre consult s par l enseignant de la discipline tudi e Les livrets de La Cit de l Eau et de l Assainissement n en restent pas moins l outil d une approche transdisciplinaire du th me de l assainissement Des pastilles de couleur Pour aller plus loin int gr es dans le corps du texte signalent cet effet les l ments d velopp s dans un autre livret de la collection RS G ographie Histoire Sciences de la vie et de la Terre A Sciences et techniques LE LIVRET SCIENCES ET TECHNIQUES L ASSAINISSEMENT DES EAUX US ES EN AGGLOM RATION PARISIENNE PRINCIPES ET PROCEDES POURQUOI TUDIER L ASSAIN
137. tion est pass e d une obligation de moyens une obligation de r sultats e Directive concernant la qualit des eaux de baignade 2006 7 CE e Directive relative la qualit requise des eaux conchylicoles 2006 113 CE e Directive cadre strat gie pour le milieu marin DCSMM 2008 56 CE gt Deux lois apportent quelques compl ments relatifs la l gislation fran aise e Loi sur l eau 1992 Cette loi impose que en 2005 tout lieu d habitation soit raccord un syst me d assainissement par le biais de syst mes d assainissement collectif ou non collectif e Loi sur l eau et les milieux aquatiques LEMA 2006 La LEMA reconna t la comp tence des d partements et plus seulement des communes pour assurer l assainissement collectif des eaux us es c est le cas unique en France du SIAAP elle met en place un fonds de garantie li l pandage des boues d puration et cr e une taxe pour la collecte le transport le stockage et le traitement des eaux pluviales non abouti en 2012 Pour aller plus loin Pour aller plus loin Pour aller plus loin GEOGRAPHIE SCIENCES DE LA VIE HISTOIRE gt La notion de bassin versant dans gt La protection des cosyst mes gt La protection de la sant dans la l gislation sur l eau aquatiques dans la l gislation sur l eau la l gislation sur l eau 5 quivalent Habitant EH unit de mesure bas e sur la quantit de pollution organique mise par jour et par habitant Ell
138. tions m talliques zinc des toitures parisiennes sur lesquelles elles ruissellent pollutions chimiques hydrocarbures huiles de vidange mati res en suspension terre lessiv e par les intemp ries mati res min rales graviers sables Leurs caract ristiques d pendent de la pluviom trie et des conditions m t orologiques pr alables la pluie Ainsi une p riode s che suivie d un gros orage occasionne des pics de concentration pour certains polluants contrairement une pluie fine et r guli re Lors d un fort pisode pluvieux en r gion parisienne la quantit d eau qui circule dans les r seaux peut alors tre deux fois sup rieure celle de la Seine e Les eaux parasites sont issues d infiltrations de drainages de nappes ou de captages de cours d eaux comme c est le cas pour la Bi vre qui va des Yvelines Paris la Mor e en Seine Saint Denis ou les surverses du lac d Enghien dans le Val d Oise Bien qu elles soient peu charg es en pollution leur impact hydraulique peut se r v ler important Les types d eaux us es trait es par le SIAAP Le SIAAP re oit dans son r seau et ses usines un m lange d eaux us es urbaines domestiques et industrielles d eaux pluviales et d eaux parasites figure 2 Le syndicat a re u 860 millions de m tres cubes d eau en 2010 30 Eaux parasites 58 Eaux urbaines SIAAP Sources donn es SIAAP Direction Sant Environnement 2012 12 Ea
139. tre plus rapide est galement disponible La Demande Chimique en Oxyg ne DCO La DCO repr sente la teneur totale de l eau en mati res organiques qu elles soient ou non biod gradables Ce param tre est obtenu par une r action chimique Le principe repose sur le besoin en oxyg ne pour d grader la mati re organique l oxyg ne tant ici fourni par un oxydant puissant Cette r action est pratiqu e chaud 150 C et en pr sence d acide sulfurique Apr s deux heures la quantit d oxydant restant est mesur e le r sultat s exprime en mg d O l d effluent Le grand int r t de cette mesure est sa rapidit 8 Pour aller plus loin SCIENCES DE LA VIE gt Mati re organique et respiration aquatique Pollution azot e Dans le domaine de l assainissement on divise l azote en deux grandes familles L azote r duit Dans le r seau d assainissement milieu ferm l azote est le plus souvent sous forme r duite Dans les eaux us es domestiques il provient essentiellement des d chets m taboliques majoritairement de l ur e contenue dans les urines une forme d azote organique et se transforme rapidement en azote ammoniacal ion ammonium NH 1 Il y a un grand int r t liminer l azote ammoniacal d une part il est toxique et d autre part sa transformation en nitrates dans le milieu r cepteur demande une consommation d oxyg ne L azote oxyd Dans les eaux us es les formes oxyd es sont quasiment abse
140. u de traitement des eaux us es et des dates limites de respect des normes 1998 2000 et 2005 sensible gt 10 000 EHS traitement biologique azote et ou phosphore 1998 normale gt 15 000 EH traitement biologique 2000 toute zone gt 2 000 EH traitement biologique 2005 toute zone lt 2 000 EH traitement appropri 2005 La France a pris du retard dans la mise en conformit de ses stations d puration et les ch ances successives n ont pas t respect es 522 installations non conformes la fin de l ann e 2006 dont 146 de plus de 10 000 EH Elle a donc t durant plusieurs ann es sous la menace de sanctions financi res pouvant atteindre plusieurs centaines de millions d euros par l Union europ enne Avec le lancement de deux plans nationaux de modernisation du parc fran ais des stations d puration 2007 2012 pour les plus grosses stations et 2012 2018 pour les moyennes et petites stations la mise en conformit avec la DERU devrait s achever avant la fin de l ann e 20135 Le plan 2012 2018 r pond galement aux exigences de plusieurs autres directives fixant des objectifs de qualit des milieux ou des usages de l eau e Directive cadre sur l eau DCE 2000 60 CE La DCE donne pour objectif d atteindre un bon tat cologique des eaux superficielles et souterraines d ici 2015 et d finit des projets pour la pr servation et la restauration des eaux Entre la DERU et la DCE la l gisla
141. ue il est difficile de contr ler cette vitesse car le d bit et la quantit de sable varient et que l on ne dispose pas toujours d une batterie de canaux suffisante une vitesse de circulation des eaux r siduaires urbaines de 30 cm s le ratio mati res organiques sur mati res min rales est d environ 50 Pour pallier ces difficult s on proc de d sormais un dessablement a r Les vitesses d coulement y sont plus lentes ce qui a comme corollaire la s dimentation non d sir e des mati res organiques La s paration des sables et des mati res organiques est donc effectu e en insufflant de l air dans l effluent ce qui cr e une turbulence de l eau suffisante pour remettre en suspension les mati res organiques moins lourdes Cette insufflation d air qui occasionne aussi une certaine friction entre les particules permet aussi un premier lavage du sable 24 M mento technique de l eau voir note n 20 28 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Les bassins de dessablement sont g n ralement rectangulaires mesurent de 4 30 m de long et l eau n y s journe que quelques minutes Les sables sont repris en continu ou presque dans le fond des bassins soit par un dispositif cha nes et r teaux soit par un dispositif de pompage install sur un pont mobile figure 8 Il existe galement des bassins de dessablement circulaires de forme cylindroconique mais il n y en a pas dans les usines du SIAAP Le deven
142. ues de l assainiss ment en r gion parisienne G OGRAPHIE T SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE LA CIT DE L EAU ET DE L ASSAINISSEMENT HISTOIRE ARTS ET LITTERATURE S SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E Ha inewidu q ueweuuoaue nod 2186 09e 1eided unns wudw jueun30g LOZ Sie edoinz 21637275 a afeu
143. upant trois cat gories principales les pollutions carbon es azot es et phosphor es l origine et dans leur configuration de base les traitements secondaires ont essentiellement t employ s pour liminer les compos s carbon s En effet vers la fin des ann es 1960 la qualit de l eau tant catastrophique il y avait ainsi dans la Seine une zone sans oxyg ne dissous de Paris jusqu plus de 50 km en aval il tait urgent et prioritaire de traiter ce type de pollution 36 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E la fin des ann es 1980 les proc d s ont t progressivement modifi s et ou compl t s pour traiter par voie biologique les compos s azot s Plus tard d autres avanc es ont permis le traitement des compos s phosphor s Ces derni res ann es la modernisation des usines s est acc l r e sous l impulsion de la r glementation europ enne plus pr cis ment par la Directive eaux r siduaires urbaines DERU qui exige des rendements d limination des pollutions dans certains secteurs g ographiques caract ris s comme sensibles voir encadr suivant Traiter l azote et le phosphore dans les zones sensibles Le traitement de l azote et du phosphore par les stations d puration n est pas obligatoire sauf dans des zones particuli res d crites comme sensibles par la DERU publi e en 1991 encadr sur la DERU page 10 Trois cat gories de zones sensibles sont d finies les masse
144. ure dans ses installations les plus anciennes afin d atteindre les rendements puratoires exig s voir encadr VI D page 80 Les r actions biochimiques permettant la d gradation des pollutions carbon es azot es et phosphor es sont pr sent es ci dessous La pollution carbon e l limination de la pollution carbon e est r alis e par des bact ries h t rotrophes Ces derni res utilisent le carbone organique la fois comme source d nergie et pour la synth se cellulaire Elles se caract risent par des temps de reproduction courts de l ordre de vingt minutes Leur d veloppement est favoris par la pr sence de deux facteurs des substrats carbon s biod gradables sucres graisses prot ines mesur s par la DBOS de l oxyg ne apport par une a ration forc e a robie ou sous forme li e anoxie pr sence de nitrates La mati re organique est transform e en dioxyde de carbone CO en eau H O et en nouvelles bact ries puratrices les boues en exc s 28 Agence de l eau Seine Normandie http www eau seine normandie fr index php id 4444 29 Description dans l arr t du 22 06 2007 30 Carte des zones sensibles http assainissement developpement durable gouv fr recueil 02_Plan_Borloo 01_plan_action_eru_internet pdf page 10 37 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 38 La pollution azot e Un rejet d azote r duit dans un cours d eau entra ne une importante consommation d ox
145. usines du SIAAP 68 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E eege gt AAA SEINE AVAL SAV UN G ANT DE L PURATION EN RECONSTRUCTION e Localisation Ach res Maisons Laffitte Saint Germain en Laye Yvelines e Destination des eaux pur es la Seine e Date de mise en service 1940 e Superficie 800 hectares e Profil la plus ancienne usine du SIAAP et la plus importante de France par le volume d eau trait Figure 44 Usine Seine aval Pour aller plus loin G OGRAPHIE gt Un g ant de l puration pour l agglom ration parisienne e Particularit programme de modernisation tal jusqu en 2025 la refonte Pour aller plus loin de Seine aval pour am liorer ses performances puratoires et radiquer les HISTOIRE nuisances l emprise au sol de l usine va tre r duite de 40 lib rant 300ha S L histoire de la station restitu s la Ville de Paris et 400 ha autour de la zone op rationnelle qui d Ach res deviendront une zone de transition constituant une r serve fonci re e Rayon d action 70 de l agglom ration parisienne Paris Hauts de Seine Val de Marne et Seine Saint Denis certaines communes des Yvelines et du Val d Oise e Population concern e 5 millions d habitants e Capacit de traitement 1 500 000 m d eau j extensible 2 300 000 m j par temps de pluie e Performances puratoires MES 91 carbone DBO 91 azote global NGL 70
146. utefois le trouver pour assurer une tape particuli re du traitement En agglom ration parisienne les stations d puration du SIAAP n utilisent plus de lits bact riens depuis 2009 Sprinkler Mat riau e garnissage Orifice d a ration Sch Caniveau de r cup ration i Eau d cant e Caillebotis des eaux trait es SIAAP e D re n 5 El SIAAP Figure 19 Lit bact rien b Syst me d arrosage d un lit bact rien a Sch ma de fonctionnement Marne aval plus en activit Les biofiltres La biofiltration est un proc d par cultures fix es tr s intensif particuli rement adapt aux zones urbaines denses L l ment central du biofiltre est une couche plus ou moins paisse de 2 4 m tres de mat riau granulaire fin de quelques millim tres billes d argile ou de polystyr ne pouzzolane sable charbon actif appel e lit filtrant travers laquelle l eau traiter est inject e en courant ascendant ou descendant figure 20 Dans ce proc d l limination de la pollution est accomplie par l association de deux effets e l effet physique de filtration les mati res particulaires s accumulent la surface des grains du mat riau filtrant au fur et mesure qu ils traversent le lit e l effet biologique de d gradation un biofilm constitu de micro organismes se d veloppe la surface des billes figure 20b et permet l limination de la pollution dissoute La surface d change entre l eau et l
147. ux installations incin rant des d chets d activit s de soins risque infectieux modifi par l arr t du 3 octobre 2012 4 j 57 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E 58 Incin ration par four lit de sable fluidis Il existe diff rents types de fours pour incin rer les boues d puration tels le four rotatif ou le four soles mais celui qui est le plus couramment utilis est le four lit de sable fluidis C est le mod le pr sent dans plusieurs usines du SIAAP Seine amont Seine centre et Marne aval Il permet une combustion totale de la boue une temp rature de l ordre de 850 C avec un temps de s jour de quelques secondes seulement figure 33 Le four lit fluidis pr sente de multiples avantages au nombre desquels e facilit d exploitation e efficacit de la combustion e compacit e absence de pi ces m caniques Les boues d shydrat es du fait de leur nature p teuse sont parmi les d chets les plus difficiles br ler compl tement Il est donc souhaitable de les maintenir en mouvement jusqu compl te combustion C est une des raisons qui font que les fours lit fluidis paraissent les plus adapt s l incin ration des boues La boue est inject e sur un lit de sable surchauff qui fait exploser les mottes L inconv nient majeur de ces fours est la pr sence de cendres qui passent enti rement dans les fum es On doit donc pr voir un traitemen
148. ux pluviales Figure 2 R partition des effluents du SIAAP Il est pour l heure impossible de conna tre pr cis ment la part d eaux industrielles En effet bien que l autorisation de d versement dans le r seau de collecte soit obligatoire f le choix de signer avec l industriel une convention de d versement rel ve de la commune propri taire du r seau Or beaucoup de communes ne le font pas syst matiquement Pour celles qui le font le nombre d tablissements industriels r pertori s comme disposant d une autorisation de d versement de r seau est d environ 4 000 dans la zone de collecte du SIAAP en 2012 Un peu moins de 400 d entre eux payent une redevance car ils rejettent des eaux dont la charge polluante est sup rieure 200 EH 16 Article L 1331 10 du Code de la sant publique 17 Voir note n 5 15 SCIENCES ET T CHNIQUES COLL GE ET LYC E 2 CARACT RISATION DES L MENTS POLLUANTS Les eaux us es transportent des mati res de nature tr s vari e mati res flottantes pour les plastiques les feuilles d arbres et les graisses lourdes pour les sables particulaires pour les d jections dissoutes pour l urine et les produits m nagers Certaines sont biod gradables d autres pas Elles peuvent tre organiques ou min rales Ces mati res sont consid r es comme des polluants lorsqu elles provoquent une perturbation dans un milieu donn On parle alors de pollution qu elle soit physique chimiqu
149. verses fibres v g tales lastom res plastiques En th orie leur rejet dans le r seau est interdit mais dans les faits de grandes quantit s de graisses circulent dans les eaux us es Ainsi tous les restaurants et restaurations collectives devraient tre quip s de s parateurs graisses pouvant retenir jusqu 80 des mati res grasses fig es par la temp rature En France on note des valeurs de 16 18 g de lipide par EH par jour dont seulement 10 20 sont retenus par des d graisseurs Dans une station d puration le d graissage s effectue au cours d un temps de s jour de 15 20 min Le principe d extraction est bas sur la flottation Les graisses ayant une densit l g rement inf rieure celle de l eau il suffit de ralentir suffisamment la vitesse pour que les particules l g res remontent la surface et soient pi g es sur une cloison Toutefois les particules graisseuses sont tr s fines et les forces de capillarit s opposent la pouss e d Archim de Pour am liorer le rendement de s paration de tr s fines bulles d air sont insuffl es elles se collent pr f rentiellement sur les particules hydrophobes notamment les graisses qu elles font flotter plus rapidement On utilise cet effet une turbine immerg e aspirant l air de surface au moyen d un tube et le dispersant dans la masse liquide mise en mouvement lent de giratoire l extraction des mati res grasses peut tre r alis e soit pa
150. x a Sch ma de fonctionnement SIAAP SIAAP b Filtre presse Seine aval c Toile filtrante 55 SCIENCES ET TECHNIQUES COLL GE ET LYC E D shydratation par centrifugation La centrifugation figure 29 et cadre page 54 coupl e l injection de polym res permet de combiner l paississement et la d shydratation dans une seule et m me machine et cela pour tout type de boue La centrifugation consiste appliquer une force centrifuge sur les particules d une suspension boueuse pour provoquer leur d cantation acc l r e aboutissant l obtention de deux phases e phase solide ou s diment culot de centrifugation e phase liquide ou centrat liquide surnageant La centrifugation permet un taux de capture sup rieur 95 cela gr ce la floculation pr alable de la boue La siccit finale est de 20 30 en fonction des boues S chage Le s chage est une op ration physique qui permet l limination d un liquide par vaporation ou vaporisation Il s applique sur des boues d j d shydrat es 20 ou 30 de mati re s che figures 32 a b Le s chage peut tre convectif les boues sont mises en contact avec des gaz de combustion ou conductif l apport calorifique se fait uniquement par surfaces d change Le s chage thermique des boues permet de e r duire la quantit d eau contenue dans les boues La siccit finale peut aller jusqu plus de 90 ce qui prov
151. x floculation ou biologiques lagunage boues activ es rejet dans le sol Pour aller plus loin G OGRAPHIE gt puration diff renci e en Australie gestion int gr e Singapour 1 D PHOSPHATATION TERTIAIRE Lorsque les normes de rejet en phosphore ne sont pas atteintes apr s les traitements secondaires une d phosphatation physico chimique est r alis e par ajout de sel de fer chlorure ferrique Cela se fait soit en recirculant une portion d eau apr s traitement biologique vers la d cantation primaire physico chimique soit au sein d une unit sp cifique de clarifloculation Dans les deux cas il se cr e une r action de pr cipitation du chlorure ferrique avec les phosphates sous la forme d un phosphate de fer Ce pr cipit est pi g avec les boues primaires dans le premier cas s par de l eau par d cantation de type lamellaire dans le second cas 2 D SINFECTION ULTRAVIOLET Les eaux circulent dans des canaux o elles sont irradi es par des lampes UV basse moyenne ou forte pression figure 21 Les rayonnements UV mettant une longueur d onde comprise entre 100 et 400 nm pr sentent des pouvoirs germicides Les UV C entre 200 et 280 nm sont particuli rement efficaces figure 22 Cependant la sensibilit des micro organismes diff re selon les esp ces certains virus tels Rotavirus et Poliovirus sont trois quatre fois plus r sistants que les bact ries comme Escherichia coli les bact r
152. xploitation de l usine Seine Gr sillons sur cinq jours par semaine avec deux quipes un syst me de gestion automatis e tr s perfectionn a t mis en place L usine est quip e de capteurs repr sentant 4 500 points et 25 000 variables et d automates de pilotage reli s au syst me centralis de contr le de commande la supervision figure 51 Ainsi l usine peut tre pilot e de mani re automatique sans pr sence humaine La nuit et le week end Seine Gr sillons fonctionne avec deux agents d astreinte leur domicile En cas de d clenchement d une alerte ils sont pr venus automatiquement par appel t l phonique SIAAP Le Bar Flor al A Lejarre Le syst me de supervision de l usine peut pour la premi re fois dans le secteur de l eau tre pilot par Wifi s curis partir d un ordinateur portable Les ordres concernant les op rations d exploitation et de maintenance sont transmis aux automates sans man uvre ni manipulation de boutons Figure 51 Centre de gestion automatis e Seine Gr sillons 72 SCENES Er TECE CONCE ET NCEE MARNE AVAL MAV HAUTE QUALIT ENVIRONNEMENTALE ET HAUTE TECHNOLOGIE e Localisation Noisy le Grand Seine Saint Denis e Destination des eaux pur es la Marne e Date de mise en service 2009 e Superficie 3 ha e Profil usine compacte construite selon les crit res de Haute qualit environnementale et la pointe de la technologie de l assainissement
153. xyg ne et diazote N anmoins d autres mol cules peuvent tre pr sentes en quantit variable et avoir des cons quences en termes de sant et d odeurs Les stations d puration s appliquent r duire ces nuisances Les m taux sont utilis s dans la vie quotidienne et se retrouvent dans l eau eaux us es industrielles domestiques et pluviales mais aussi rivi res On trouve dans l eau une tr s grande vari t d ions L tude des pollutions de l eau est l occasion de citer les ions fr quemment nomm s dans les sources d information y compris dans la publicit nitrates phosphates etc LE PROGRAMME LE LIVRET Partie Propos Chapitre L Homme utilise des micro organismes et pratique certaines transformations biologiques afin de r pondre ses besoins pour son alimentation fermentation mais aussi pour l puration de ses eaux us es L tude des micro organismes utilis s en assainissement permet d observer les constituants de la cellule unit d organisation des tres vivants IL C Diff rents types de micro organismes peuvent p n trer dans notre organisme notamment des bact ries et des virus mais ils ne sont pas tous pathog nes On en trouve un grand nombre dans les eaux us es domestiques IL C Les activit s humaines sont responsables de plusieurs types d alt rations des milieux aquatiques en r gion parisienne L industrie et l agriculture mais aussi les populat
154. yg ne un peu plus de 4 mg d oxyg ne par mg d azote Pour viter la rivi re cette consommation d oxyg ne supprimer les risques de toxicit de l ammoniac et limiter la production de nitrates il faut liminer ces mol cules ce qui n cessite des r actions d oxydo r duction successives nitrification d nitrification La nitrification est un processus en deux tapes nitritation et nitratation permettant la transformation de l azote ammoniacal en nitrates Elle est contr l e par l action de bact ries autotrophes a robies qui utilisent l oxydation de leur substrat l azote ammoniacal comme seule source d nergie et le gaz carbonique comme source exclusive de carbone Elles se caract risent par des temps de reproduction tr s long de l ordre de vingt quatre heures et leur activit est ralentie aux plus faibles temp ratures La nitritation est effectu e par des bact ries nitreuses Nitrosomonas Nitrosococcus et Nitrospira la nitratation est assur e par des bact ries nitratantes Nitrobacter La nitrification conduit d abord l oxydation des ions ammonium NH en nitrite c est la nitritation puis l oxydation du nitrite en nitrate NO c est la nitratation nitritation NH 3 2 O gt NO 2H H O nitratation NO 1 2 O gt NO Le d veloppement de ces bact ries est favoris par la pr sence de deux facteurs ammonium l oxyg ne apport par une a ration forc e La d nitrificati

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