Gestion des pollutions urbaines

La Directive Cadre sur l’Eau 2000/60/CE (DCE), sa Directive fille et les Plans Micropolluants de 2010-2013 et de 2016-2021 imposent de connaître et de réduire (voire de supprimer) les émissions de substances dangereuses vers les milieux récepteurs pour préserver la qualité des milieux aquatiques et la santé des personnes.

Afin de répondre à ces exigences, l’AFB s’engage, dans le cadre de son contrat d’objectifs, à développer des actions scientifiques et techniques permettant de répondre aux enjeux complémentaires de traitement et de réduction à la source des pollutions d’origine urbaine. L’AFB finance ainsi des projets dans les domaines de la réduction à la source des micropollunats, de l’assainissement collectif et non collectif, du traitement et de la valorisation des boues d’épuration, de la réutilisation des eaux usées traitées et de la gestion des eaux pluviales.

 

Micropolluants urbains: enjeux et diagnostic

 

Les politiques urbaines de préservation ou de reconquête de la qualité de l’eau, conditionnées notamment par la mise en place sur les territoires des collectivités de schémas directeurs d’assainissement, intègrent de plus en plus des volets de la micropollution. 
L’article 1331-10 du Code de la santé publique stipule que tout déversement d’eaux usées autres que domestiques dans les réseaux d’assainissement collectifs doit être soumis à l’autorisation des collectivités territoriales. Cette réglementation peut se voir déclinée au sein de conventions spéciales de déversement ou autorisation de déversement, voire dans les règlements d’assainissement communal, qui peuvent également couvrir les cas d’eaux d’usage domestique.
Par ailleurs, une note technique ministérielle de 2016 a précisé les modalités de la recherche de micropolluants dans les eaux usées traitées et dans les eaux brutes des stations d'épuration des eaux urbaines (STEU). Elle définit également les modalités de recherche des sources d’émission de ces micropolluants en amont des STEU et d’engagement des collectivités dans une démarche de réduction de ces émissions. La surveillance des contaminants doit s’effectuer dès l’entrée de la filière, sur les eaux brutes. Si des contaminants sont détectés dans les eaux traitées à des teneurs dépassant certains seuils, un diagnostic devra être réalisé par la collectivité. Cette dernière pourra fixer des valeurs limites d’émission aux installations raccordées au réseau.


En outre et depuis quelques années, et en dépit de cette absence de normes spécifiques pour de nombreux contaminants émergents, certaines collectivités ont déjà eu le souci d’anticiper des évolutions plausibles de la réglementation de l’assainissement ou des eaux destinées à la consommation humaine, concernant une future prise en compte de certaines molécules. L’information et les préoccupations croissantes des citoyens sur la qualité chimique de l’eau et des aliments sont aussi des moteurs d’anticipation pour les collectivités, dont certaines se sont déjà engagées dans une mise à l’agenda de ces sujets au sein d’instances participatives locales. 

L’AFB et les agences de l’eau ont pris le parti de soutenir de telles démarches proactives visant à une capacité d’agir effective, si une réglementation ad-hoc ou la certitude scientifique d’un danger apparaissaient. C’est ainsi que certaines collectivités ont profité de l’appel à projets « micropolluants des eaux urbaines »  pour présenter des projets recherche et développement (R&D) de diagnostic et d’expérimentation, auxquels elles participent directement, et même parfois en position de pilotage. Les éléments de connaissance apportés pourront notamment venir compléter la démarche formalisée par l'Astee pour répondre à la note technique RSDE STEU de 2016, avec en particulier une prise en compte plus poussée des pollutions d'origine domestique.

Rencontres60_Micrpolluants2019 couv

Une première restitution synthétique de l'avancée des projets s'est tenue à Strasbourg en 2018 à l'occasion du colloque "Micropolluants et innovation dans les eaux urbaines". Cliquez ici pour accéder aux présentations.

Le film "Micropolluants dans l'eau, une emprise invisible", réalisé par Arceau en coopération avec l'AFB, restitue de façon concise et accessible une grande part des enjeux pris en charge par le dispositif "Micropolluants des eaux urbaines".

 

Comment mener un diagnostic Micropolluants dans les systèmes hydrauliques urbains?

Les retours d'expérience méthodologiques de trois projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines" sont d'ores et déjà disponibles, qui décrivent dans leurs globalités des approches pour mener à bien un diagnostic des micropolluants sur le territoire d'une  agglomération, en commençant par une phase d'identification et de priorisation des enjeux:

 

 

 

Stratégies d’échantillonnage pour des campagnes de mesure sur un territoire urbain

Le projet Regard à Bordeaux a livré une description des sites d’étude et des protocoles d’expérimentation qui ont été mis en oeuvre sur ce territoire, susceptible d'inspirer toute collectivité souhaitant établir un diagnostic représentatif des diverses sources de micropollution.

 

Modalités d'échantillonnage Projet regard
Modalités d'échantillonnage employées dans le projet Regard

 

 

 

 

 

 

 

En parallèle, le projet LumiEau-Stra à Strasbourg a formalisé puis restitué sa méthodologie de campagne de mesures pour la recherche efficiente de micropolluants sur un réseau d’assainissement. Cette démarche comprend les questions de la liste de micropolluants à rechercher, de l'identification des zones géographiques les plus problématiques, de la cartographie des réseaux, et des outils innovants de recherche de micropolluants.

Techniques d’échantillonnage et d’analyses adaptées aux eaux usées

Les méthodes de prélèvement ponctuel et d'analyse utilisées dans le cadre du projet Regard pour la caractérisation chimique des eaux usées sont documentées en détails dans deux ouvrages distincts, s'agissant des contaminants organiques (cf. §II et III de ce premier ouvrage), et métalliques.

Plusieurs autres projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines" (Cosmeteau à Paris, Biotech à Poitiers, Rilact à Lyon, Seneur en Martinique) ont également restitué de nouveaux éléments méthodologiques sur l'analyse des micropolluants émergents (résidus de cosmétiques, de médicaments, de drogues, de biocides ou de détergents) : retrouvez ces éléments sur nos pages Outils et méthodes innovants pour la détection ou la mesure des contaminants (rubrique "Développements analytiques")

L'utilisation d'échantillonneurs passifs 

Ces échantillonneurs présentent l'intérêt d'intégrer sur plusieurs jours la contamination des eaux, et donc de fournir une image plus représentative de la pollution transitant dans les réseaux.

  • le projet bordelais Regard s'est attaché à optimiser la configuration d'échantillonneurs passifs de type POCIS pour les rendre compatibles avec des mesures en réseau d'assainissement et en station d'épuration. Deux nouvelles configurations miniaturisées ont peut être testées avec succès et devraient pouvoir être mise en oeuvre opérationnellement par la suite.

 

  • le projet strasbourgeois Lumieau-Stra a pu éprouver l'application d'autres techniques d'échantillonnage passif, également en réseau d'assainissement. Il a fournit un retour d'expérience complet sur l'utilisation de plusieurs outils:  la cellule Prebio, ainsi que l'échantillonneur SBSE et des cartouches au charbon actif, ces deux derniers étant disposés au sein d'un réceptacle adapté (le CFIS, Continuous flow integrative sampler).

L'utilisation d'outils basés sur les effets biologiques des contaminants

Gamme de bioessais utilisés Projet Micropolis Indicateurs
Outils biologiques du projet Micropolis indicateurs

Plusieurs projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines" ont exploré l'utilisation d'outils biologiques en complément ou en remplacement des méthodes chimiques classiques, en vue d'évaluer la toxicité des eaux usées et son évolution tout au long du cheminement des rejets depuis le domicile jusqu'au milieu récepteur, ou pour prioriser les rejets en fonction de leur toxicité, ou encore pour apprécier l'efficacité de divers traitements des eaux. 

Plusieurs retours d'expériences formalisés sont disponibles, et notamment:

 

 

 

 

Pour en savoir plus: Outils et méthodes innovants pour la détection ou la mesure des contaminants, rubrique Ecotoxicologie

Micropolluants urbains: quelles actions possibles?

Plusieurs types d'actions au niveau du territoire urbain contre les micropolluants sont envisageables, au nombre desquelles celles consistant à sensibiliser et accompagner les utilisateurs de produits chimiques vers des pratiques et usages plus écologiques, ou celles consistant à traiter les rejets, que ce soit en amont ou en aval des réseaux d'assainissement.

L'Ineris a récemment réalisé un benchmark international des stratégies de réduction des rejets de micropolluants par les eaux usées urbaine, en étudiant notamment quatre pays : l’Allemagne, l’Autriche, le Royaume-Uni et les Etats-Unis.

logo appel à projet Micropolluants

Le rôle des acteurs territoriaux et des collectivités urbaines dans la lutte contre les micropolluants a par ailleurs été interrogé au sein

de plusieurs projets du dispositif national "Micropolluants des eaux urbaines". Ces travaux identifient les points de vigilance, les atouts et les leviers pour l'action des collectivités sur les micropolluants, en particulier:

 

  • Projet Regard, Bordeaux: 
    • Synthèse opérationnelle présentant le bilan du diagnostic territorial mené sur le territoire de bordeaux métropole, et notamment son chapitre 7 présentant l’approche multi-sources sur une territoire donné, les résultats de l’analyse par source et les leviers d’action par source. Les sources suivantes y sont examinées:
      • pollutions domestiques
      • pollutions pluviales
      • pollutions liées aux activités des services des collectivités
      • pollutions industrielles
      • pollutions hospitalières
    • Rapport sur les gains et les contraintes des actions de réduction des micropolluants dans les eaux urbaines d’un point de vue sociétal

Le projet Regard a par ailleurs formalisé un recueil de fiches synthétiques proposant une sélection des actions de réduction pertinentes a mettre en œuvre à l'échelle d'un territoire urbain, ou au-delà. 4 catégories d'actions y sont considérées:

  • Eduquer et sensibiliser
  • Substituer, réduire à la source
  • Réglementer
  • Traiter après usage

 

Actions de sensibilisation et de mobilisation

Changer nos pratiques quotidiennes ou domestiques

La sensibilisation des citadins à des pratiques ménagères et quotidiennes moins polluantes, et le rôle des acteurs territoriaux à cet égard, ont été investigués dans certains projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines". Les documents qui suivent ont vocation à inspirer d'autres acteurs territoriaux.

 

 

Mobiliser les professionnels de la santé

La question de la réduction des rejets de résidus issus de médicaments ou de produits d'hygiène biocides aura été au coeur de plusieurs projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines". Plusieurs supports proposant des solutions ou des pistes d'amélioration ont ainsi été produits:

Rilact Actions CHAL
Schéma autoévaluatif proposé en milieu hospitalier dans le cadre du projet Rilact

 

 

 

Mobiliser les acteurs économiques

Dans le cadre du projet LumiEau-Stra, l'Eurométropole de Strasbourg a pu formaliser et proposer en partage une démarche d’accompagnement des établissements professionnels pour la réduction des rejets en micropolluants.
 

A Bordeaux, le projet Regard a explicité dans son bilan du diagnostic territorial  quelques pistes sur les leviers d'actions concernant la source industrielle. Ce projet a en outre élaboré un cadre de sensibilisation des établissements professionnels, dont les supports visuels pourraient utilement être considérés dans le cadre d'autres démarches locales similaires.

Enfin s'agissant spécifiquement des métiers de l'artisanat, le projet LumiEau-Stra a pu proposer une démarche d’accompagnement des artisans à la réduction des rejets en micropolluants, via la mise en place d’une opération collective sur le territoire de l’Eurométropole de Strasbourg.

Lumieau Artisans
Schéma de l'opération collective Artisans prévues par le projet LumiEau-Stra

 

Cette approche générique est consolidée par les retours d'expériences sur certains démonstrateurs mis en oeuvre dans le cadre de ce même projet, concernant certains métiers, en l'occurence:

 

Réduction des pollutions par les technologies de traitement des eaux usées

Traitements en amont des raccordements au réseau urbain

Dans le cadre du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines", deux technologies distinctes ont été testées en termes d'efficacité d'abattement de la pollution et de la toxicité s'agissant des rejets d'hôpitaux.

 

 

Traitements en station d'épuration des eaux urbaines

Lorsque la rétention des polluants à la source n’est pas possible, l’introduction de micropolluants dans les milieux aquatiques doit pouvoir être limitée. Les stations de traitement des eaux usées (STEU) domestiques, qui peuvent être considérées comme un vecteur de micropolluants vers les eaux superficielles, n'ont pas été conçues pour traiter les micropolluants. La Directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines ne prend pour le moment pas en compte les micropolluants, ce qui alerte la communauté des scientifiques (voir à ce propos la récente note de position du groupe d'expert européen Norman).

Le STEU sont toutefois capables d'éliminer une partie des substances présentes en entrée de station.


Le projet de recherche ARMISTIQ (2010-2013) piloté par Irstea et financé par l’Onema avait ainsi pour objectif l’évaluation de l’efficacité de l’élimination des micropolluants en station de traitement des eaux usées domestiques

Le projet ARMISTIQ a montré qu’il est possible d’augmenter les rendements d’élimination des micropolluants dans les stations de traitement des eaux usées. Il est ainsi possible d’optimiser les procédés existants et d’aller plus loin en ajoutant un procédé de traitement complémentaire. Ces actions s’accompagnent toutefois de contraintes techniques d’exploitation et d’une augmentation des coûts de fonctionnement et d’investissement. Par ailleurs, les micropolluants accumulés dans les boues sont peu affectés par les procédés de traitement actuellement utilisés. La réduction à la source reste donc primordiale dans l’objectif d’une réduction globale des émissions de micropolluants.

Voir la synthèse du projet ARMISTIQ - micropolluants et traitement des eaux usées 

 

Projet Regard Rendement de 3 STEU
Projet Regard. Rendements d'abattement des micropolluants pour 3 STEU bordelaises

De nouveaux éléments très significatifs ont depuis été apportés par le projet Regard, lors duquel les taux d'élimination de trois STEU bordelaises recueillant les eaux de près de 900.000 équivalents habitants ont été suivis, portant sur des familles de micropolluants diverses (82 composés dans la filière eau et 42 composés dans la filière boues), tels que les résidus de médicaments, des pesticides, des perfluorés ou des plastifiants. Le report de certains micropolluants vers les boues d'épuration a également fait l'objet de nouvelles évaluations.

Le projet Rempar sur Arcachon a également fourni des données complémentaires précises sur les compositions des eaux en entrée et sortie de deux STEU du bassin.

Le projet  Rilactà Annemasse a aussi apporté de nouveaux éléments chiffrés sur la pollution résiduelle en sortie d'une STEU, en particulier s'agissant des détergents et biocides

Pour finir, le projet parisien Cosmetau a documenté avec précision le devenir des divers parabènes dans les divers étages d'une STEU.

 

L'abattement de la pollution par une STEU dotée d'un étage de traitement avancé (ozonation) a par ailleurs fait l'objet d'un travail spécifique à l'occasion du projet Micropolis-Indicateurs mené à Sophia-Antipolis, mais en observant cette fois la réduction sous l'angle de la toxicité. Un document de synthèse a également été produit qui replace ces résultats dans l'ensemble du projet.

 

Dans un autre optique, l'aspect économique des solutions de traitements avancés des micropolluants en STEU a récemment été exploré par l'Ineris, en comparaison avec des scénarios de substitution des substances dans les produits utilisés en contextes urbains. 

 

Aménagements pour la gestion du pluvial : quelles opportunités pour la réduction des pollutions ?

Plusieurs projets du dispositif "Micropolluants des eaux urbaines" ont traité le sujet de la réduction des micropolluants par les ouvrages de gestion du pluvial. C'est en premier lieu le cas d'un consortium de trois projets ayant en commun d'être bâtis sur des observatoires d'hydrologie urbaine: les projets Roulepur (Paris), Matriochkas (Nantes) et Micromegas (Lyon).

Abattement Micropolluants Pluvial
Projets Roulepur-Matriochkas-Micromegas

 

 

Un colloque de restitution de ces trois projets s'est tenu récemment à Champ sur Marne, qui aura permis de présenté une première synthèse des résultats sur la maîtrise des micropolluants par les divers ouvrages testés.

Plus globalement, ces trois projets sont en cours de finalisation d'un guide au service des collectivités pour évaluer la performance des ouvrages de gestion des eaux pluviales.

 

 

 

En parallèle, trois autres projets issus du même dispositif national ont produits des résultats innovants à partir de divers pilotes de terrain:

  • Projet Regard (Bordeaux):
    • Retour et évaluation des solutions mises en œuvre sur la source pluviale, efficacité d’une filière de traitement des eaux pluviales
    • Etude efficacité de la rétention à la parcelle. Guide d’efficacité des techniques alternatives pour la lutte contre les micropolluants (ouvrage en cours de rédaction).

 

 

Les technologies de l’assainissement

DFans le domaine de l’assainissement collectif, les activités de l’Onema viennent en appui au plan national sur l’assainissement collectif 2012-2018 qui est également décliné spécifiquement pour chaque DROM.
Ce plan vise notamment à achever la mise en œuvre de la Directive européenne du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux urbaines résiduaires (DERU). Ces obligations sont actuellement inscrites dans le code général des collectivités territoriales et dans l’Arrêté du 21 juillet 2015, remplaçant l’Arrêté du 22 juin 2007, relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d’assainissement ainsi qu’à la surveillance de leur fonctionnement et de leur efficacité, et aux dispositifs d’assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique supérieure à 1,2 kg/j de DBO5.

Le groupe de travail EPNAC (évaluation des procédés nouveaux d’assainissement des petites et moyennes collectivités)

Le groupe de travail EPNAC a été mis en place par Irstea en 2008 afin de répondre aux difficultés rencontrées par les petites et moyennes collectivités face à la diversité et au très fort rythme d’évolution des procédés de traitement des eaux usées et des boues. Ce groupe de travail rassemble en plus d’Irstea, les Agences de l’Eau (AE) et l’Onema (financeur principal du groupe de travail), la Direction de l’Eau et de la Biodiversité (DEB), plusieurs Directions Départementales des Territoires (DDT), plusieurs Services d’Assistance Technique aux Exploitants de Stations d’Epuration (SATESE) et l’Office International de l’Eau (OIEau).

Ce groupe de travail met en ligne des documents de référence via un site internet dédié : http://epnac.irstea.fr/. Il s’engage notamment à publier régulièrement :

des fiches techniques d’analyse critique des procédés nouveaux :

  • en 2013, sur les filtres à coco pour le petit collectif (1) et la filière Combipur de Epur Nature (2)
  • en 2014, sur la filière Ecophyltre de Jean Voisin (3)
  • en 2015, sur la filière Filtre vertical saturé/non saturé (4)

des guides d’exploitation de filières de traitement des eaux :

  • en 2013, sur les filtres plantés de roseaux (5)
  • en 2014, sur les ouvrages de traitement par boues activées (6)
  • en 2015, sur les bio-disques (7)

d’autres documents techniques sur divers procédés tels que :

  • les Lits de Séchage Plantés de Roseaux (LSPR) (8)
  • les Filtres Plantés de Roseaux (FPR) (9)
  • les Zones de Rejets Végétalisées (ZRV) (10)

Les filtres plantés de roseaux ou FPR

Il existe aujourd’hui en France plus de 2 000 stations utilisant des Filtres Plantés de Roseaux (FPR) pour le traitement des eaux usées (station généralement de petites collectivités, de capacités inférieures à 2 000 EH). Le Filtre Planté de Roseaux est une technique d’épuration relativement récente basée sur l’optimisation de processus naturels, ce qui est conforme à un principe d’ingénierie écologique (46).
L’eau brute percole à travers un lit filtrant drainé sur un fond rendu étanche par une géo-membrane. Les Matières En Suspension (MES) sont ainsi retenues en surface du filtre (épuration résiduaire) et la matière organique est minéralisée en profondeur du filtre par des colonies bactériennes (épuration biologique). L’Onema finance des actions de recherche permettant d’aider les décideurs et les professionnels de l’eau dans leurs choix de dimensionnement et d’exploitation de ces FPR. Des rapports de retours d’expérience sur des FPR installés en Guyane (11) et à Mayotte (12) sont disponibles sur le site de l’Onema.

L’Onema finance également depuis 2011 le projet ATTENTIVE (Assainissement des eaux usées adaptées au contexte Tropical par Traitement ExTensifs uTilIsant des VEgetaux). Ce projet se caractérise par des suivis in-situ de sites de démonstration en Martinique et en Guadeloupe, couplés à des essais sur pilotes expérimentaux, qui permettront à terme de réaliser un guide de dimensionnement et un guide d’exploitation des Filtres Plantés de Végétaux en climat tropical (13). Le projet ATTENTIVE a été élu lauréat du grand prix national du génie écologique 2014 (14).

Les zones de rejets végétalisées ou ZRV

Les Zones de Rejet Végétalisées (ZRV) sont des espaces aménagés entre la station d’épuration et le milieu récepteur afin de contribuer à la réduction de l’impact des rejets des stations de traitement des eaux usées sur le milieu naturel. Ces espaces ne font pas partie de la station de traitement des eaux usées ; les objectifs de qualité réglementaires restent donc imposés au rejet de la station. Les Zones de Rejet Végétalisées sont des réalisations simples, souvent construites sur un sol en place, utilisant les trois compartiments sol-végétal-eau, chacun de ces trois compartiments pouvant contribuer à réduire la quantité et à améliorer la qualité des eaux traitées rejetées au milieu naturel. Il s’agit de mobiliser des processus naturels des écosystèmes, ce qui est conforme à un principe d’ingénierie écologique (46).
Ces techniques représentent un potentiel de traitement très prometteur vis à vis de l’élimination des substances micropolluantes, à faible empreinte environnementale mais dont l’efficacité à grande échelle est pour l’instant peu connue. En effet, il n’existe aujourd’hui aucune règle de conception de ces zones. Pour éviter que ces aménagements ne conduisent à une dégradation du rejet de la station de traitement des eaux usées mais permettent au contraire d’améliorer la protection des milieux, tout particulièrement en période d’étiage, il convient de mieux cerner les mécanismes mis en jeu pour aboutir à la mise en œuvre de solutions techniques fiables et efficaces.

Deux projets d’envergure, pilotés par Irstea, sont en cours : un premier avec la collaboration de Bordeaux Métropole (projet Biotrytis) et un second avec celle de Nîmes Métropole (projet Marguerittes). Les résultats de suivi de ces sites-pilotes, couplés aux résultats des autres sites suivis au niveau national (projets soutenus par les Agences de l’eau notamment) et à une recherche plus fondamentale sur les transferts et la rétention des micropolluants permettront d’aboutir, en 2018, à l’élaboration d’un guide de dimensionnement des Zones de Rejets Végétalisés.

L’assainissement non collectif ou ANC

L’Assainissement Non Collectif (ANC), aussi appelé assainissement autonome ou individuel correspond à tout système d’assainissement effectuant la collecte, le prétraitement, l’épuration, l’infiltration ou le rejet des eaux usées domestiques des immeubles ou maisons d’habitations individuelles non raccordés au réseau public d’assainissement, (soit le cas pour environ 10% de la population française). Les activités relatives à l’assainissement non collectif de l’Onema viennent en appui aux Plans d’Actions Nationaux sur l’Assainissement Non Collectif (PANANC) (2009-2013 et 2014-2019). Ces derniers permettent notamment d’accompagner les acteurs de l’ANC à la mise en œuvre de nouveaux arrêtés réglementaires pris en application de la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques. Ces arrêtés sont relatifs aux prescriptions techniques applicables aux installations (Arrêté du 7 septembre 2009, modifié par l’Arrêté du 7 mars 2012), aux missions de contrôle des installations (Arrêté du 7 septembre 2009, remplacé par l’Arrêté du 27 avril 2012) et aux modalités de vidange des installations (Arrêté du 7 septembre 2009, modifié par l’Arrêté du 10 décembre 2010).

Depuis 2011, l’Onema finance des actions de recherche permettant d’optimiser la conception, l’exploitation et le suivi/contrôle de ces procédés d’ANC. Sont aujourd’hui disponibles sur le site de l’Onema, ...

des études méthodologiques de suivi in situ des installations d’ANC :

  • Utilisation de bandelettes pour la mesure des rejets azotés et l’estimation du fonctionnement de certains dispositifs d’ANC (15)
  • Méthodologie de détermination de la quantité et de la qualité des eaux usées brutes et des eaux usées traitées - Méthodologie d’acquisition et de traitement des données (16).

des analyses de fonctionnement et de performance de différents procédés d’ANC :

  • Comparaison théorique de dispositifs d’ANC, les filières par cultures fixées sur support grossier (17)
  • Analyse du fonctionnement des cultures fixées sur support fin compact (18).

L’amélioration de la performance technique des services d’assainissement

A travers des objectifs ambitieux de restauration et de maintien du « bon état » des masses d’eau, la directive cadre sur l’eau renforce les besoins d’optimisation des systèmes d’assainissement. Une gestion éclairée du réseau et de son développement futur exige une connaissance fine de son fonctionnement en matière de flux de pollution véhiculés par temps sec et par temps de pluie. Le suivi et la caractérisation des effluents urbains apparaissent donc indispensables à une amélioration de la performance des systèmes d’assainissement. Dans cette perspective, l’Onema a financé, en 2013 et 2014, une action visant à valoriser les travaux menés en collaboration entre le LEESU, l’IFSTTAR, l’INSA Lyon et le GEMCEA sur la mise en œuvre de la mesure en continu de la turbidité en réseau d’assainissement. Un guide technique sur le mesurage de la turbidité dans les réseaux d’assainissement est aujourd’hui disponible (19).

 

    Le traitement et la valorisation des boues

    Dans le domaine du traitement et de la valorisation des boues, les activités de l’AFB viennent en appui au plan national sur l’assainissement collectif 2012-2018 qui inclut le volet « boues ».

    Les boues issues du traitement des eaux usées sont un déchet d’assainissement qu’il est indispensable de gérer. L’Onema finance de nombreux projets de recherche permettant d’améliorer les connaissances en termes d’analyse, de traitement et d’évaluation de l’impact sur les sols lors des activités d’épandage agricole (valorisation) de ces boues. Trois documents sur ce thème sont aujourd’hui disponibles : Opportunité de mise en place d’un agrément des laboratoires pour certains types d’analyses de boues (20) ; Quels besoins de recherche dans le domaine de la digestion anaérobie des boues résiduaires ? (21) ; Evaluation des flux de micropolluants prioritaires et émergents sur les sols via les apports de produits résiduaires organiques (22).

    Le Lit de Séchage Planté de Roseaux ou LSPR est une technique de traitement des boues pratiquée en France depuis le début des années 90 qui est, comme la technique de Filtres Plantés de Roseaux pour le traitement des eaux usées, basée sur l’optimisation de processus naturels (principe de l’ingénierie écologique (46). Elle repose ainsi sur la mise en place d’un massif filtrant reconstitué, de granulométrie croissante de la surface vers le fond et drainé, sur lequel des boues sont progressivement disposées et dans lequel des roseaux se développent. Ce procédé souffre en France d’une méconnaissance non seulement des règles de dimensionnement mais aussi de gestion des ouvrages permettant l’obtention de siccités satisfaisantes au curage. Un guide a été produit en 2013 par Irstea afin d’aider les décideurs et les professionnels de l’eau pour la conception et l’exploitation de ces LSPR (23).

     

      La Réutilisation des Eaux Usées Traitées ou REUT

      Face aux pressions croissantes sur la ressource en eau, les projets de Réutilisation des Eaux Usées Traitées (REUT ou REUSE en anglais) dans le secteur agricole se développent et proposent une alternative aux prélèvements traditionnels dans le milieu en recyclant les eaux usées traitées en sortie de station de traitement des eaux usées. Afin de mieux appréhender ces techniques de réutilisation des eaux usées traitées, Irstea produit depuis 2008 des documents scientifiques et techniques sur ce thème : état de l’art des technologies disponibles en vue d’une réutilisation des eaux usées traitées et un retour d’expériences de pays méditerranéens (24) ; analyses coûts-bénéfices sur trois cas d’études français de mise en œuvre de projets de réutilisation des eaux usées traitées (25) ; étude sur les limites d’utilisation de l’aspersion en réutilisation d’eaux usées traitées (26) ; étude sur le stockage des eaux usées traitées en vue de leur réutilisation (27).

       

        L’impact environnemental des systèmes d’assainissement

        L’efficacité d’une station d’épuration se mesure par la qualité de ses rejets, mais ce traitement est obtenu au prix d’autres impacts environnementaux qui se produisent lors de la construction, de l’exploitation, du fonctionnement et du démantèlement du système d’assainissement dans sa globalité. Les bilans environnementaux et les Analyses du Cycles de Vies (ACV) des systèmes d’assainissement permettent aux décideurs et aux professionnels de l’eau d’obtenir les éléments nécessaires à un choix objectif lors de ces différentes phases.

        Dans le cadre de sa programmation 2013-2015 et afin de mieux comprendre l’impact environnemental des systèmes d’assainissement, l’Onema a financé des actions de recherche sur le protoxyde d’azote (N2O), puissant gaz à effet de serre (320 fois plus puissant que le gaz carbonique) émis lors du traitement des eaux usées. Deux études sont disponibles sur le sujet. Elles ont permis de définir un protocole de mesure d’émission de ces N2O (29) et de réaliser un état des lieux des connaissances scientifiques sur les émissions de N2O de différents procédés de traitement des eaux urbaines résiduaires (30).

        Le logiciel ACV4E, outil informatique innovant né d’un projet de recherche Onema-Irstea, permet quant à lui d’évaluer l’impact environnemental global de différentes filières de traitement des eaux usées à partir de plusieurs paramètres tels que l’accentuation des effets du changement climatique, l’acidification des milieux, l’eutrophisation des eaux, l’occupation de terre, l’épuisement des ressources etc. Il a été élu lauréat 2015 du Trophée de la Recherche Publique organisé par l’ADEME au salon World Efficiency, nouveau nom du salon Pollutec Paris (31).

        Des études ont également été portées par l’Onema afin de mieux définir l’impact des filières de traitement et de valorisation des boues des systèmes d’assainissement via les retours en tête, les consommations énergétiques, les consommations en polymères etc. Cinq rapports sont disponibles sur ce sujet : un rapport d’enquête en France (32) des études de l’impact de la digestion anaérobie sur les performances épuratoires et sur les filières de traitement des boues (33)(34) ; une étude méthodologique et un bilan des données d’inventaires de gaz à effet de serre (35) ; un inventaire du Cycle de Vie et une étude sur les principales sources d’optimisation des filières de traitement et de valorisation des boues (36).

         

         

          La gestion des eaux pluviales

          Lors d’évènements pluvieux, les flux d’eaux pluviales peuvent être trop importants pour être gérés par les systèmes d’assainissement mis en place. En plus du risque d’inondation par débordement des réseaux (première cause de catastrophe naturelle en France), il existe alors un risque important de pollution du milieu naturel. En effet, lorsque les flux sont tels qu’ils ne peuvent être traités en station de traitement des eaux usées, ils sont rejetés sans traitement au milieu récepteur. Ils constituent alors une cause majeure de dégradation de la qualité des milieux aquatiques aussi bien en termes écologique (impacts morpho-dynamique, apports de matières organiques et de micropolluants, etc.) qu’en termes d’usages (les rejets urbains de temps de pluie constituent par exemple la première cause des interdictions de baignade).

          Limiter l’impact du rejet des eaux urbaines s’inscrit au cœur de la politique publique de préservation des ressources aquatiques, notamment de la directive européenne cadre sur l’eau. La question de la gestion intégrée des eaux pluviales prend ainsi une importance croissante et s’inscrit dans le contexte des réflexions sur la ville durable. Ces dernières portent sur des aspects très variés qui intègrent la gestion à la parcelle ou encore le développement de techniques alternatives à la place du "tout tuyau". En effet, la gestion des eaux pluviales s’opère de plus en plus à la source par la conception et l’aménagement d’ouvrages de gestion de proximité, qui associent généralement une fonction paysagère avec plantation de végétal. Toutes les techniques durables de gestion des eaux pluviales peuvent être vues comme des solutions relevant de l’ingénierie écologique (46).

          En 2011, dans le cadre du Grenelle de l’Environnement, l’Onema a financé sur la période 2011-2013 des actions partenariales de recherche et innovation portées par le CEREMA et l’IFSTTAR relatives à la Gestion Durable des Eaux Pluviales (GDEP) en zones urbaines. Cinq livrables produits dans le cadre de ce programme de recherche sont disponibles : Connaissance des pratiques d’entretien des surfaces sur un petit bassin versant urbain (37) ; Panorama international de l’utilisation de l’eau de pluie – Volume 1 : Etude de cas (38) ; Volume 2 : Enseignements pour le cas français (39) ; Comparaison des pratiques d’entretien des surfaces urbaines entre le bassin versant du Pin sec (Nantes) et un écoquartier adjacent - Cas de pesticides et des métaux traces (40) ; Impact des rejets urbains de temps de pluie sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques - Mise au point d’outils pour la surveillance des milieux récepteurs (41).

          Un colloque de restitution du programme de recherche Gestion Durable des Eaux Pluviales intitulé : « Quelles innovations pour la gestion durable des eaux pluviales en milieu urbain ? » a été organisé du 3 au 5 décembre 2013. Les résultats de ces journées d’échange sont disponibles sur le site internet dédié à cette rencontre : http://inogedep2013.sciencesconf.org/.

          Pour aller plus loin, l’Onema s’engage, dans le cadre de sa programmation 2016-2018, à soutenir les actions d’un nouveau programme de recherche porté par le CEREMA et l’IFSTTAR, suite du programme Gestion Durable des Eaux Pluviales, intitulé Gestion Intégrée de l’Eau en Milieu Urbain (GIEMU). Ce programme de recherche permettra notamment de disposer à terme d’une meilleure caractérisation de la qualité et des flux des eaux pluviales issues du ruissellement.

          Ces deux programmes de recherche (GDEP et GIEMU) rassemblent les acteurs français reconnus sur la problématique de la gestion des eaux pluviales et utilisent notamment les données des trois observatoires français en hydrologie urbaine (OPUR - Région Ile-de-France (42), OTHU - Grand Lyon (43) et ONEVU - Nantes Métropole (44). Pour renforcer leur capacité de recherche sur le cycle urbain de l’eau dans ses dimensions eaux usées et eaux pluviales, ces trois observatoires sont aujourd’hui réunis au sein du réseau URBIS SOERE Environnement urbain (45).