Historique de l'assainissement
La réutilisation des eaux usées traitées


Préambule

La présente page a pour bût d'étudier :
-- le principe général de la réutilisation des eaux usées traitées en sortie de station d'épuration,
-- la faisabilité éventuelle à appliquer à la station d'épuration d'Hyères comme suggéré par un certain nombre de personnes.

Ceci n'est qu'une réflexion personnelle à partir d'une collecte d'informations et de documents regroupés sur cette page.

Vos remarques, suggestions et compléments d'informations sur ce sujet seront les bienvenues pour la connaissance de tous.

PRINCIPE GENERAL

Qu'est-ce que la réutilisation des eaux usées traitées (REUT) ?
Elle consiste à recycler l’eau déjà utilisée pour l’utiliser à nouveau, dans la majorité des cas pour des usages différents.

Le film ci-après vous permet d'avoir une vision globale du fonctionnement d'une station d'épuration ainsi que de l'utisation de la REUT.

En quoi consiste-t-elle ?
La mise en œuvre de la REUT commence à la sortie de la station d"épuration après les traitements primaires et secondaires.
A ce stade, dans la grande majorité des cas, les effluents sont épurés à environ 95%
, cependant, divers micropolluants ne sont pas éliminés, car lors de la conception des installations, les normes en vigueur ne le prévoyaient pas.

Clic sur les images --> Zoom






 

 

Comment traiter les EU en fonction des différents usages projetés ?
En fonction des usages envisagés à partir des eaux usées traitées qui seront réutilisées, le traitement de celles-ci sera plus ou moins poussé.

Les technologies fréquemment mises en œuvre sont :

-- La filtration : filtration sur sable, sur disques ou par membrane (ultrafiltration, osmose inverse)
-- La désinfection (Chloration, rayonnement ultra-violet, ozonation…)

Pour certains usages, notamment ceux visant la potabilisation, des technologies complémentaires sont mises en œuvre :
-- Adsorption sur charbon actif, ozonation ou filtration par ultrafiltration membranaire (osmose inverse) pour l’élimination des micropolluants et d’inactiver bactéries, virus et parasites.
-- Nanofiltration, osmose inverse, électrodyalyse pour l’élimination de la salinité et de certains minéraux
.

Avant d’être envoyée dans le réseau, l’eau subit enfin des contrôles de qualité et une chloration, assurant un effet désinfectant qui dure dans le temps afin que la qualité de l’eau obtenue ne se détériore pas durant la distribution.

Pourquoi réutiliser les eaux usées ?
Depuis quelques années, nous entrons dans une période ou l'eau devient de plus en plus rare dans certaines régions et dans certains pays avec des sécheresses de plus en plus nombreuses.
La REUT est une approche logique pour répondre aux défis mondiaux de l’eau.

Elle permet notamment de limiter les prélèvements dans les ressources en eau brute de bonne qualité qui ne nécessitent qu'un simple traitement de stérilisation.
Tant qu'il y a de l'eau facilement disponible, on rejette les eaux usées traitées en sortie de station d’épuration dans l’environnement sans chercher à les revaloriser, car c'est plus facile et celà a un coût négligeable.


La gestion des risques sanitaires et environnementaux doit servir de pierre angulaire, afin de sécuriser l’ensemble des usages potentiels. Il s’agit donc d’une solution inscrite dans la transition vers une économie circulaire qui permet de s'adapter au changement climatique et à la transformation des modes de consommation.

Comment mettre en place un projet de réutilisation de l'eau (REUT) ?
Les projets de réutilisation des eaux usées sont de plus en plus populaires en raison principalement de la raréfraction des ressources en eau, des avantages économiques et environnementaux qu’ils offrent.
Pour mettre en place un tel projet, il convient de déterminer :
- les sources d’eau disponibles ; eaux usées traitées, eaux de pluie etc ...
- le lieu qui finalisera le traitement des eaux usées avant leur mise en distribution,
- les différents types d'utilisation des eaux usées traitées qui conditionneront les différents traitements à réaliser,
- les lieux et l'importance des stockages à prévoir avant leur mise en distribution,
- les réseaux et les installations à mettre en place pour amener ces différents types d'eaux recyclées jusqu'aux lieux de desserte.
- le coût des investissements, des dépenses de fonctionnement et de l'entretien des installations.

La durée de constitution d’un dossier de REUT est rarement inférieure à 5 ans. Il peut se passer jusqu’à 15 ans entre la première idée du projet et le dépôt du dossier de demande d’autorisation.
Face à de tels délais, la réussite de certains projets peut sans doute être gênée par l’évolution rapide du cadre réglementaire entre 2010 et 2017.

Réf -->
Cerema – Économie et partage des ressources en eau – Juin 2020 + page 12/23

Clic sur les images --> Zoom



https://www.umontpellier.fr/articles/ces-pays-qui-recyclent-les-eaux-usees-en-eau-potable







Peut-on boire l'eau usée traitée ?

--- En sortie de la station d'épuration, l'eau usée traitée n'est pas consommable. Un traitement spécifique doit être réalisé afin de la rendre potable.
--- Bien que celà puisse être choquant au premier abord, de nombreuses villes dans différents pays en manque de ressources distribuent de l'eau potable après les traitements nécessaires en complément aux ressources locales.

Exemple 1
L'exemple le plus concret et le plus ancien est notamment le cas de la ville de Windhoek (Namibie). Elle a été la première usine au monde à développer ce procédé vers 1968. Celle-ci alimente
en eau potable jusqu'à 35 % de la consommation de la ville de 400 000 habitants (25 000 m3/j) à partir des eaux usées recyclées. Ceci permet de pallier au stress hydrique local.
L'usine de Windhoek utilise un procédé appelé réutilisation directe de l'eau potable (DPR) qui élimine les polluants et les contaminants des eaux usées grâce à un processus à barrières multiples avant d'être introduite sous forme d'eau purifiée et sûre dans l'approvisionnement en eau potable, le tout en l'espace de 24 heures, ce qui réduit le temps et la distance entre le traitement et la consommation.
( https://www.nature.com/articles/d44148-023-00350-6 )

Exemple 2
En France, le seul projet en cours de "potabilisation" d’eaux usées traitées, est celui du Programme Jourdain, en Vendée. L'eau est épurée dans une unité d'affinage, puis rejettée dans une zone de transition végétalisée en amont du lac de Jaunay et non directement dans le circuit de distribution d’eau : c’est la "potabilisation indirecte".




Film explicatif - (Clic sur l'image)


Schéma du programme Jourdain - (Clic !)


Maintien du débit d'étiage pour les cours d'eau

La REUT : avantages, risques et solutions
La REUT est une des réponses face au risque sécheresse. Cependant le schéma directeur d’aménagement et de gestion des eaux (SDAGE) comporte des points de vigilance sur son développement.

Quels risques présente cette technique ?

Cette technique est souvent mise en avant dans le contexte du changement climatique.
Il faut cependant examiner ses avantages et les risques afin que son usage soit adapté, et que son développement n’engendre pas de maladaptation. Si elle peut contribuer à économiser l’eau en réduisant les prélèvements directs sur la ressource, tout en limitant la pression polluante constituée par le rejet des eaux usées traitées au cours d’eau, elle peut présenter un certain nombre de risques :
--- Le premier risque est l’assèchement du cours d’eau. Il faut rappeler que ces eaux non conventionnelles ne constituent pas une nouvelle ressource. De plus, la plupart des eaux de réutilisation produisent de fait leur évaporation dans l’atmosphère. On interrompt donc le cycle. En effet, les eaux usées traitées font partie du cycle hydrologique car elles sont restituées au cours d’eau. Elles peuvent même représenter une forte proportion du débit de la rivière, jusqu’à 70% pour un cours d’eau en étiage ! Leur réutilisation peut donc avoir un impact considérable en termes d’assèchement d’un cours d’eau. Les conséquences peuvent être sévères à l’échelle d’un bassin versant qui verrait cette pratique se multiplier, alors que les rejets d’une station représentent une part significative des débits des cours d’eau. Cela entraînerait l’assèchement d’un territoire et des usages en aval en comprometant les besoins de l’écosystème aquatique.
--- Un autre risque est l’échec en termes de maintien ou de transformation vers des usages durables. Si l’eau réutilisée vient maintenir des usages qui n’ont pas au préalable fait un effort de sobriété, au sens d’une véritable transformation de pratiques, la réutilisation des eaux usées traitées n’aura d’effet qu’à court terme et ne permettra pas une adaptation à moyen ou long terme à la rareté de la ressource et donc le maintien de pratiques durables.
--- Le 3ème risque est d’agir à l’encontre d’une atténuation du changement climatique qui vise à réduire les sources de gaz à effet de serre. Car la réutilisation des eaux non conventionnelles nécessite la construction d’infrastructure pour le stockage, des canalisations pour l’acheminement de ces eaux, sans compter l’entretien de ces nouveaux équipements. Ces eaux exigent également, dans la plupart des cas, un traitement complémentaire à celui de la station d’épuration ainsi que de l’énergie pour les acheminer. Toutes ces opérations sont coûteuses et énergivores et entraînent l’extraction de matériaux supplémentaires.
--- Enfin, le risque sanitaire est réel. Les eaux usées traitées étant riches en composants organiques, les eaux stockées pour la réutilisation courent un risque d’eutrophisation, de développement de cyanobactéries car la réutilisation en flux continu est improbable. Il y a donc un risque sanitaire qui compromet leur utilisation ou la rend difficile, y compris pour des usages agricoles.

Dans quels cas cette technique semble-t-elle adaptée ?
Il y a plusieurs prérequis pour que cette technique soit pratiquée en évitant les risques mentionnés ci-dessus :
--- Le cours d’eau doit avoir un débit suffisant pour que la suppression du rejet d’eaux usées traitées ne l’affecte pas, ni sa faune et sa flore, en particulier en période d’étiage.
--- Il faut également veiller à ce que les autres usages en aval ne soient pas pénalisés par la réutilisation du rejet de la station d’épuration pouvant entraîner un moindre débit de la rivière. De ce point de vue, un projet de réutilisation des eaux usées sera davantage pertinent encore en aval du bassin versant, à proximité du littoral ; pour autant, il ne faut pas négliger que les populations de poissons ont besoin d’apports suffisants en eau douce y compris les écosystèmes marins pour bien fonctionner.
--- Tout projet de réutilisation des eaux usées devrait donc faire l’objet d’une étude hydrologique tenant compte des autres projets du même type sur le bassin versant, afin de tenir compte des effets cumulés.
--- L'étude hydrologique repose sur des mesures du débit du cours d’eau, de la pluie et sur des méthodes d’extrapolation en tenant compte du changement climatique en cours. L’étude doit permettre de tenir compte du partage avec les autres usagers de la ressource en eau, qui risqueraient de pâtir de la baisse du débit, mais aussi de préserver un débit suffisant pour le milieu naturel, notamment dans les milieux humides à protéger.
--- Par ailleurs, comme déjà évoqué et comme le prévoit la réglementation, il faut au préalable prouver que les usages de l’eau ont évolué en profondeur vers plus de sobriété, avant la mise en œuvre d’un projet de réutilisation des eaux usées traitées.
--- Il faut également limiter les opérations complémentaires nécessaires à la réutilisation des eaux usées traitées lors du stockage des eaux. Un usage à proximité de la station d’épuration permet d’éviter un transport coûteux et énergivore.

STEP DE L'ILE DE PORQUEROLLES

*** Vers 1920
Depuis la création du village en 1920, la plus grande partie des effluents domestiques étaient déversés directement en mer, au niveau du port.

*** En 1975

La station d'épuration de type " biologique sans décantation " a été mise en service en juin.
Elle a une capacité nominale de 4000 eq.hab. pour une charge nominale de 1000 m3/j. Les effluents sont alors dirigés vers les " Gorges du Loup "(3).

*** En 1981
La station rejette alors dans le lagunage naturel qui est mis en service en septembre.
Il se compose de 3 bassins en série.
- La première lagune à "microphites" a une surface utile de 4000 m2 pour une profondeur de 1 m. env.
- La deuxième lagune composite comprend une zone à microphites de 1300 m2 (P=1 m.) et une zone à macrophytes de 700 m2 d'une profondeur de 0,30 m env.
- La troisième lagune à "macrophytes" a une surface utile de 4000m2 pour une profondeur de 0,30m env.
- L'ensemble des lagunes permettent un stockage de 6 800 m3.
- Le temps de séjour dans les bassins est de 30 jours environ.
Ces lagunes jouent alors le rôle de traitement tertiaire. (4)
En sortie de la 3e lagune, un bloc technique assure la mise sous pression des eaux nécessaire à leur distribution et surtout leur filtration sur des filtres à sable, essentielle pour prévenir le colmatage du dispositif d’irrigation goutte-à-goutte.
Ce bloc d’amenée d’eau est composé de :
• une bâche de stockage,
• deux pompes de mise sous pression,
• un système de filtration à sable autonettoyant par inversion de flux,
• des ouvrages de maçonnerie associés. (5)
Les eaux usées traitées sont alors mises à disposition du Conservatoire botanique national méditerranéen afin de les utiliser pour l'irrigation des vergers. Cette solution permet de fortement diminuer les volumes pompés dans la nappe. (6) et (7)
Les eaux usées traitées non réutilisées sont rejetées par surverse de la dernière lagune dans la « Garonne », ruisseau à écoulement intermittent jusqu’au port (9). Dans la pratique, sauf à l’exutoire des lagunes, la Garonne ne présente pas d’eau libre en période estivale.
Des batardeaux sont également aménagés sur son parcours afin de freiner l'écoulement des eaux vers le port et pour favoriser l'infiltration de celle-ci dans le sol. Cependant, dans les faits, cette solution amène au croupissement des eaux qui deviennent verdatres et dégagent des odeurs nauséabondes en bordure du chemin.
Les lagunes, dont le fond n'est pas étanche, doivent être nettoyées tous les 3 à 4 ans. Durant cette période celles-ci sont vidées et les effluents sont dirigés vers les " Gorges du Loup ".
Actuellement, la station d'épuration traite en période de pointe environ 1000 m3/jour (4000 Eq.hab).
Le réseau d’eau usée traitée s’ajoute au réseau d’eau de la nappe également utilisé à des fins d’irrigation. Les deux réseaux d’eau sont clairement distingués par des tuyaux de couleurs différentes.

La chronologie de la REUT de l'île de Porquerolles est rappelé sur la fiche (2) et le bilan sur la (10).


1 - Utiliser les eaux usées en contexte insulaire
Document original - (Clic !)


2 - chronologie réutilisation eaux usées à Porquerolles
Zoom - clic !



3 - Evacuation initiale des eaux usées vers les Gorges du Loup
Zoom - clic !

4 - Implantation de la station d'épuration et des 3 lagunes
Zoom - clic !

5 - Synoptique du bloc technique de mise sous pression et filtration - Zoom - clic !

6 - Synoptique REUT - Zoom - clic !

7 - Vue d'ensemble STEP-conservatoire botanique et vergers
Zoom - clic !

8 - Lagunes de filtration
Zoom - clic !

9 - Evacuation du trop plein des lagunes dans la Garonne
Zoom - clic !

10 -Profil de la démarche de la REUT à Porquerolles
et points clés du bilan
Zoom - clic !
CONCLUSION
La station d'épuration des eaux usées de l'île de Porquerolles est l'exemple parfait de la conception dès le départ, de la volonté de mettre en oeuvre la REUT dans un contexte de pénurie d'eau douce sur l'île. Avec la pénétration du biseau salé dans la nappe phréatique et des besoins en eau d'irrigation pour le Conservatoire botanique national méditerranéen, cette technique permet d'optimiser les ressources disponibles sur l'île.

STEP DE L'ALMANARRE

Caractéristiques
-- La station d'épuration d'Hyères - Carqueiranne se situe au lieu dit l'Almanarre.
-- Elle est de type physico-chimique et biologique pour la filière eau. Elle est composée de deux bassins tampons situés après le traitement physico-chimique et après le traitement biologique sur les eaux usées traitées. Avant le prétraitement, un by-pass est présent. Suite à un arrêt préfectoral, les micropolluants en sortie de station doivent faire l'objet d'un suivi régulier.
-- Une conduite de 1000m en sortie de STEP, de 700 mm de diamètre rejoint un poste de surpression à proximité de la plage. Celui-ci refoule les effluents jusqu'à 1500 m. du rivage, dans un émissaire de 700 mm dont l'extrémité est immergé à environ 10 m. de profondeur. Le débit maximum est de 2500 m3/h.
--- Un suivi de la qualité du milieu marin au droit du rejet des stations de traitement des eaux usées a été réalisée en décembre 2012 (dossier joint).

La mise en service de la station a été réalisée vers la fin de l'année 2010.
Capacité nominale station : 121 600 EH
Charge maximale en entrée : 79 300 EH
Périmètre de collecte sur les communes d'Hyères et Carqueiranne.

En 2017 : 22 300 abonnés.

EN 2021

Cliquez sur l'image pour accéder au document original

Volumes entrants : 5 192 698 m3
Capacité nominale
--Volumes : 27 000 m3/j
-- DBO5 : 7 300 kg/j
-- DCO : 18 900 kg/j
-- MES : 10 700 kg/j
Charges moyennes reçues
-- Volume : 14 227 m3/j
-- DBO5 : 2 789 kg/j
(2789 kg/14227 m3 = 0,2kg/m3 -->200g/1000 l.
= 0,2mg/l

Rendements épuratoires
-- DBO5 : 96,9 %
-- DCO : 92,8 %
-- MES : 97,2%
(100% = rendement parfait)

Quantité de boues produites : 1 123 tonnes Ms (matières sèches)
(90% incinération & 10% compostage)

DBO5 : demande biologique en oxygène – représente la fraction biodégradable de la pollution
DCO : demande chimique en oxygène – représente la pollution globale des eaux usées.
MES : matières en suspension – représente la pollution physique des eaux usées.

Fonctionnement normal
-- Comme indiqué ci-dessus le fonctionnement de la station d'épuration est très satisfaisant avec des rendements épuratoires avoisinant les 95%. Il n'y a donc pas de risque de pollution pour les rejets en mer, si ce n'est l'apport d'eau douce .... comme pour les cours d'eau avoisinants.
-- Cette eau pourrait donc être "réutilisable" dans son principe, pour différents usages dans les classes de qualité C et D.

Fonctionnement lors des orages
Lors des orages, l'ensemble du réseau des eaux usées se trouve en surcharge. Celà est dû :
1 - Aux mauvais raccordements :
Raccordement des eaux pluviales dans le réseau d'eaux usées (gouttière, descente de garage, avaloir de la voirie ....).
Regard de visite et boîte de branchement non étanche.

2 - A un réseau non étanche :
Défaillance du réseau collecteur ou du réseau de branchement (perforation, cassure, fissure, effondrement, joint mal positionné, infiltration, ovalisation, poinçonnement, corrosion, déboîtement, pénétration de racines, inversion de pente, branchement pénétrant ....)
Tout ceci augmente le volume qui arrive à la STEP. Lorsque le niveau de nappe monte ce problème est encore plus sensible en zone littorale comme à Hyères ou les collecteurs sont implantés jusqu'à 4 m. de profondeur.

3 - Conséquences :
- Montée en charge du réseau,
- Débordement du réseau vers le milieu naturel en différents lieux (déversoir d'orage ou trop plein dans les stations de relèvement et refoulement ),
- Transfert des excédents en amont de la STEP vers un bassin d'orage, puis ensuite les excédents vont être refoulés directement en mer sans traitement possible.
- Augmentation de la consommation électrique des postes de refoulement,
- Augmentation des réactifs utilisés pour le traitement,
- Diminution de la qualité du traitement,
- Risque de départ de boues.


Implantation de la STEP de l'Almanarre
à proximité du golfe de Giens - (zoom)


RÉUTISATION DES EAUX USÉES TRAITÉES A LA STEP DE L'ALMANARRE


Principe de base

-- La difficulté va être de synchroniser les volumes sortant de la station 24h/24h et 365 jours par an à ceux de la demande pour les différentes utilisations envisagées.
-- Il sera donc indispensable de créer un bassin "tampon de stockage" avec un surverse afin d'optimiser le volume réutilisable ..... et surtout de trouver une zone pour le réaliser !
-- Il faudra ensuite mettre en place une station de pompage qui refoulerait dans un réservoir en hauteur pour une desserte en gravitaire dans un réseau d'adduction spécifique afin de distribuer ces eaux vers leurs destinations. Sur certains tronçons, la pose d'un réseau "d'eau non potable" à proximité d'un réseau "d'eau potable" comporterait des risques de confusion lors de l'exploitation des canalisations.
-- La principale utilisation serait probablement l'irrigation pour l'agriculture.
-- L'ensemble de ces installations impliquerait des investissements importants, ainsi que des coûts de fonctionnement et d'entretien.

Comment et où réaliser cette installation
1 - Bassin tampon
Si nous prenons comme exemple, un stockage d'une journée moyenne de 15 000m3 :
--- En gravitaire, nous ne pouvons que stocker ce volume dans les anciennes tables salantes des Pesquiers..... ce qui n'est pas envisageable.
--- En refoulant les eaux usées, on peut imaginer de créer "discrètement" un bassin sur environ 15 000m2 "en haut" de l'ancienne décharge publique qui culmine à 20 m. NGF environ. A cette altimétrie, la pression utilisable au niveau zéro en pied du bassin serait de l'ordre 1,5 bar et de ..... plus grand chose quelques kilomètres plus loin !
2 - Réservoir en hauteur
Il faudrait alors créer un réservoir spécifique "quelque part" vers l'altitude 100,00 m. NGF afin d'avoir une pression suffisante d'utilisation.
3 - Conduites de distribution
Comme la STEP est loin de ces zones là, il faudra investir pour créer un nouveau réseau qui viendrait en "doublon" :
-- avec celui du canal de Provence pour l'irrigation comme le figure le plan d'implantation ci-joint.
-- avec l'eau du "Canal Jean Natte/Roubaud" (vers le lycée agricole) pour la réalimentation de la nappe phréatique depuis mars 2016. Celle-ci se fait actuellement de novembre à avril. Documentation ci-jointe.
4 - Coût pour les usagers
Il semble évident que les m3 qui arriveraient aux demandeurs destinataires ne seraient pas "gratuits" au regard des frais de fonctionnement et des investissements réalisés.

 

 


Plan d'implantation du réseau du Canal de Provence - (zoom)


Projet de restauration de la nappe phréatique - (zoom)
Page spécifique à ce projet - (Clic !)


Inauguration des bassins d'infiltration en mars 2016 - (zoom)

N'oubliez pas de "cliquer" sur les textes en bleu qui sont soulignés pour accéder à des documents complémentaires.

 

CONCLUSION
En fonction des différentes réflexions ci-dessus, il semble qu'en dehors
du remplissage des camions hydrocureurs et des engins de nettoyage de voirie directement en sortie de station (film d'illustration), la réutilisation des eaux usées traitées en sortie de la STEP de l'ALMANARRE ne soit pas réaliste.
Vos informations complémentaires ou contradictoires seront les bienvenues pour la connaissance de tous.

Sources d'informations
https://institut-economie-circulaire.fr/wp-content/uploads/2018/05/synthese-etude-reut-vf.pdf
https://doc-oai.eaurmc.fr/cindocoai/download/DOC/6205/1/IN1274-669%20Almanarre%20-%20Stabilit%C3%A9%20%C3%A9missaire%20-%20Ind%203.pdf_1215Ko
https://doc-oai.eaurmc.fr/cindocoai/download/DOC/6205/2/IN669-1274_Etude%20de%20courantologie%20et%20de%20dispersion.pdf_3771Ko
https://www.cerema.fr/system/files/documents/2020/07/2020_06_panorama_reut_pour_edition_vdef-1.pdf

https://metropoletpm.fr/sites/new.tpm-agglo.fr/files/web_rapport_activites_tpm_2017.pdf
https://metropoletpm.fr/sites/new.tpm-agglo.fr/files/rapport_annuel_eau_assainissement2020.pdf
https://metropoletpm.fr/actualites/aquarenova-un-projet-innovant-restaurer-ressource-eau
https://moncompteclient.canaldeprovence.com/_map/front/?m=res
https://eau.seine-et-marne.fr/fr/actualites/reutilisation-des-eaux-traitees-issues-des-stations-depuration
https://www.nature.com/articles/d44148-023-00350-6
https://www.eau-seine-normandie.fr/reutilisation-eaux-usees-traitees
https://www.mitawatertechnologies.com/fr/ressources/articles-techniques/filtration-tertiaire-pour-le-traitement-des-eaux-usees-vue-densemble-reglementations-technologies/

Page mise à jour le 15/12/2024