Elimination des boues résiduaires de stations d’épuration urbaines

En général, les systèmes de production humains produisent des déchets.

Les eaux usées urbaines, sont collectées et traitées ; ce traitement entraine la production de déchets, dont les boues d’épuration. Selon la loi du 15 juillet 1975, est considéré comme constituant un déchet « tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation, toute substance, matériau ou produit, ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l’abandon ».

L’article L2224-8 du Code Général des Collectivités Territoriales précise que l’élimination des boues produites dans les stations d’épuration des eaux usées domestiques fait partie des missions du service public d’assainissement et relève de la responsabilité des communes. L’élimination de ces boues est à ce titre un enjeu national; mais les contraintes ansi que les solutions à cette élimination sont locales. Une enquête Ecoloc réalisée en 2002 citée dans le « Guide pour les collectivités territoriales » de l’Association des Maires de France, a montré que les enjeux liés au devenir des boues se placaient en tête des préoccupations des collectivités. Des prestataires privés en parallèle des Chambres d’Agriculture offrent ainsi leurs services sous le contrôle de l’Etat. Créées en 1924, les Chambres d’Agriculture sont présentes dans chaque département. Avec une organisation territoriale calée sur les structures administratives du pays, les Chambres d’Agriculture ont une capacité de représentation et d’intervention à tous les niveaux. Leurs rôles sont de deux ordres : conseils légaux des Pouvoirs Publics et organes professionnels d’intervention technique, économique et sociale.

L’ASSAINISSEMENT COLLECTIF 

Les boues d’épuration ont une existence depuis les stations d’épuration, mais déjà pendant l’Antiquité, les eaux usées et les déjections étaient utilisées pour leur valeur agronomique :
– Vième siècle avant Jésus Christ : colonie grecque de Morgantina : les eaux de latrine sont évacuées dans un égout se déversant sur des terres cultivées (arboriculture) ;
– Ier siècle après JC, Pline écrit : « tous les auteurs s’accordent à considérer les excréments humains comme excellente base d’engrais pour formuler des mélanges»
– Moyen Age : les moines de l’Abbaye cistercienne de Pontigny (Yonne), « recyclaient une partie des eaux de latrine, qui alimentait le vivier à poissons », Le théâtre d’agriculture et mesnage des champs, 1620 ;
– Olivier de Serres notait au 17ème siècle que « le premier et meilleur de tous les fumiers desquels l’on puisse faire état, est celui du colombier » ;
– De nombreux travaux corroborent ces écrits depuis le 19ème siècle.

Aujourd’hui compte tenu de la qualité et de la quantité des eaux usées, le traitement est de mise. Les eaux usées des réseaux d’assainissement collectif ont plusieurs origines : abonnés domestiques, abonnés industriels : les industriels possèdent parfois leur propre station, le rejet se fait en milieu naturel si la qualité de l’eau traitée le permet, ou se fait dans le réseau d’assainissement collectif et enfin les eaux de pluie dans le cas des réseaux unitaires.

Ces eaux sont chargées en éléments minéraux (dont éléments nutritifs (azote, phosphore), métaux) et organiques (dont éléments pathogènes, hydrocarbures). La qualité et la quantité de ces eaux déterminent le type de traitement à mettre en place (Figure 1 : Station d’puration –ADEME)) : traitement biologique, traitement physique, chimique, physico-chimique ou la combinaison de plusieurs types de traitement.

La police des réseaux est une responsabilité du maitre d’ouvrage du réseau. Un règlement d’assainissement est rédigé. Il donnera les grandes orientations, les conditions de raccordement (pour les non-domestiques : valeurs limites de flux, liste des composés indésirables…), entre autres. Toute demande de raccordement fait l’objet d’une étude poussée (article L1331-10 du Code de la Santé publique). Elle se concrétise par une autorisation de déversement si l’effluent rentre dans les conditons.

Des mesures parallèles ont permis d’améliorer et de mieux connaître la qualité des rejets dans le réseau d’assinissement :
– déchets toxiques en quantité dispersées (DTQD) : ils font l’objet de collecte particulières dans un cadre interprofessionnel, des contrats avec des déchetteries peuvent aussi être mis en place ;
– l’utilisation de technologies moins productrices d’éléments dits polluants ;
– construction de stations d’épuration spécifiques chez les industriels ;
– campagne d’information auprès des abonnés domestiques vis à vis des produits à ne pas jeter dans le réseau.

Le traitement des eaux usées est à l’origine de plusieurs déchets : éléments grossiers stoppés au dégrillage et évacués avec les ordures ménagères, sables et graisses, boues brutes. La qualité des boues dépend directement de la qualité des eaux usées. La quantité moyenne de boues produite en France est de 18 kg de matière sèche/habitant/an (variation 10 à 25 kg/hab./an). Les boues brutes (issues directement ou par transformation de la matière brute) sont produites à plusieurs stades du processus d’assainissement :
– Les boues primaires sont obtenues au niveau du décanteur primaire par décantation des matières en suspension ;
– Les boues physico-chimiques sont des agrégats formés après traitements physico-chimiques ;
– Les boues biologiques proviennent des traitements biologiques. Ce sont les bactéries qui dégradent les substances organiques. La quantité de bactéries est maintenue constante par l’exploitant.

Enjeu environnemental 

Les enjeux environnementaux peuvent être présentés sous une même ligne directrice : quelle limite entre intérêt (s’il existe) et pollution pour les éléments constituant les boues, en fonction des filières d’élimination ?

Tout d’abord, la notion de pollution est relative. Elle concerne un élément par rapport à une cible, mais dépend de la dose de l’élément ainsi que de l’exposition de la cible à l’élément. « Rien n’est poison, tout est poison : seule la dose fait le poison. » Theophrastus Bombastus von Hohenheim, dit Paracelse (1494-1541). Lors du recyclage agricole des boues, des boues compostées, ou de digestats (de méthanisation), les éléments réintègrent leurs cycles biogéochimiques respectifs ; quatre catégories d’éléments sont à quantifier : valeur agronomique (permettra de déterminer la dose à épandre), Eléments Traces Métalliques et Composés Traces Organiques (dont les teneurs autorisent ou non le recyclage agricole) et éléments pathogènes (critère d’innocuité). La question est de savoir si ces concentrations et ces flux d’éléments sont justifiables et acceptables pour le milieu récepteur.

Par la suite, nous verrons les enjeux environnementaux vis à vis de l’incinération et de la mise en CSDU, et ceux des digestats de l’oxydation par voie humide, avant de présenter l’état des recherches en France sur l’épandage forestier.

Point réglementaire important :
Deux textes justifient la valorisation agricole des boues ou des produits de transformation des boues :
– Article L255-1 du Code Rural : « les matières fertilisantes comprennent les engrais, les amendements et, d’une manière général, tous les produits dont l’emploi est destiné à assurer ou à améliorer la nutrition des végétaux ainsi que les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols »
– Décret 2007-937 du 22 mars 2007 : « L’épandage des boues ne peut être pratiqué que si celles-ci présentent un intérêt pour les sols ou pour la nutrition des cultures et des plantations. Il est interdit de pratiquer des épandages à titre de simple décharge.»

Epandage de boues 

Valeur agronomique
La teneur en éléments fertilisants varient selon les boues (type de traitement notamment et modalités de stockage). Des études effectuées par l’ADEME en partenariat avec d’autres organismes de recherche comme l’INRA détaillent ces aspects là.

Un blé absorbe avant l’hiver 30 unités d’azote, le surplus sera lessivé pendant l’hiver, ce qui limite la quantité à épandre. Ses besoins en azote seront plus importants au printemps. Ce premier besoin en azote sera donc comblé par les boues. Le colza absorbe jusqu’à 100 unités d’azote avant l’hiver dans la limite de ses besoins. La dose d’épandage sera plus importante sur un colza que sur un blé. L’apport d’azote sur un tournesol ne doit pas dépasser 80 unités. Au delà de 80 unités absorbées, la plante favorise le développement foliaire au détriment du panicule. La dose épandue sera calculée par cette quantité d’azote. Le maïs absorbe l’azote apporté par les boues dans la limite de ses besoins, le facteur limitant de la quantité épandue ne sera pas l’azote, mais plutôt le flux de boues sur 10 ans. Ce point sera détaillé par la suite. La teneur en oligo-éléments est également demandée par la réglementation : Bore, Cobalt, Cuivre, Fer, Manganèse, Molybdène, Zinc. La matière organique des boues est labile et particpe à l’activation de la vie microbienne du sol. Le rapport C/N est en général inférieur à 8. La fertilisation se fait aujourd’hui principalement par engrais de synthèse. L’épandage des boues d’épuration permet de diminuer les quantités d’engrais de synthèse à apporter sur une exploitation. Dans le contexte actuel d’augmentation du prix des matières premières et de développement durable, les agriculteurs font de réelles économies.

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Table des matières

SOMMAIRE
Page
RESUME
INTRODUCTION
L’ASSAINISSEMENT COLLECTIF
ENJEUX NATIONAUX
PLAN D’EPANDAGE DE L’AGGLOMERATION ROYAN ATLANTIQUE
ENJEUX, CONTRAINTES ET SOLUTIONS LOCALES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
LISTE DES TABLEAUX ET FIGURES
Table des matières
Annexes

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