Le traitement des eaux usées Wastewater treatment

Résumé

L'article présente brièvement l'état de l'épuration des effluents des collectivités en France et au Québec. Il souligne ensuite quelques changements importants intervenus depuis dix ans dans le monde grâce aux progrès de la recherche et qui pourraient marquer l'avenir.

En France, 95 % des agglomérations de plus de 10 000 équivalents-habitants disposent d'une station d'épuration. Le rythme de construction a atteint 730 installations nouvelles dans l'année 1976 mais il est redescendu à moins de 300/an. Sur les 11 310 stations de plus de 200 équivalents-habitants recensées, 5 % réalisent seulement un traitement primaire et la moitié en nombre, représentant plus de 60 % de la capacité de traitement utilisent le procédé des boues activées.

Les investissements à réaliser entre 1994 et 2005 pour satisfaire aux exigences de la directive européenne du 21 mai 1991 sont évalués à environ 36 milliards de francs français, correspondant à la création de capacités de traitement supplémentaires de 17 millions d'équivalents-habitants et à des améliorations plus ou moins importantes d'un grand nombre de stations existantes.

Au Québec, la construction des stations d'épuration s'est faite essentiellement dans les années 80 et 90. Aujourd'hui, près de 80 % de la population est desservie par des installations d'épuration, soit environ 4,9 millions d'habitants pour un débit hydraulique de 5,3 millions de m3/j.

Parmi les 450 ouvrages municipaux ceux des Communautés Urbaines de Montréal et de Québec représentent, à eux seuls, près de 60 % de la capacité installée.

Les stations physico-chimiques, bien que peu nombreuses, sont les plus importantes (6 stations pour 2,28 millions d'habitants) suivies par les boues activées (40 stations pour 0,69 million d'habitants) et la biofiltration (9 stations pour 0,75 million d'habitants). Environ 320 stations, de dimension plus modeste utilisent des étangs aérés, desservant en moyenne une population de 3 500 habitants.

Sur le plan de l'évolution des techniques, la décennie écoulée a vu apparaître ou se confirmer des évolutions qui marqueront sans doute profondément la conception et l'exploitation des stations d'épuration dans les années à venir :

- l'objectif maintenant presque généralisé d'éliminer les nutriments azote et phosphore et le développement rapide des techniques correspondantes;

- la prise de conscience de l'importance des flux polluants véhiculés par les eaux pluviales et un début d'adaptation des stations d'épuration;

- le développement limité mais réel des traitements anaérobies qui ont survécu à la démobilisation des surlendemains de la crise énergétique;

- le fort développement des systèmes d'épuration biologique à culture fixée et notamment des biofiltres;

- l'apparition prometteuse des membranes dans les systèmes d'épuration biologique permettant d'envisager de nouveaux objectifs de traitement;

- la prise en compte de la fiabilité des systèmes d'épuration avec un poids de plus en plus important par rapport aux performances de pointe

- une vision plus intégrée de la prévention des pollutions tant dans l'industrie (technologies propres) que dans les agglomérations (gestion intégrée de l'ensemble réseau-station d'épuration).

Mots-clés:

• Traitement des eaux usées,
• enlèvement des nutriments,
• traitement biologique,
• boues activées,
• étangs aérés,
• traitement anaérobie

Abstract

This paper provides a brief discussion of the state of municipal wastewater treatment in France and Quebec. It then presents some important changes that have developed over the last ten years in the world and their potential influence on the future.

In France, 95% of towns of more than 10 000 residents have a wastewater treatment plant. Construction of new plants reached 730 installations in 1976, but has since declined to less than 300/year. Among 11 310 sites of more of 200 inhabitants, 5 % utilize only primary treatment and 50 % utilize the activated sludge process which represents 60 % of the treatment capacity.In order to satisfy the European directive of May 21st 1991, approximately 36 billion French Francs should be invested between 1994 and 2005. This investment represents new wastewater treatment facilities for 17 million people.

In Quebec, construction of wastewater treatment plants occurred mainly during the 80's and 90's. Today, nearly 80 % of the population is served by wastewater treatment plants, which represent approximately 4,9 million residents. This accounts for a flow rate of 5,3 million cubic meters per day.Among 450 municipal treatment plants, those of the urban communities of Montreal and Quebec represent nearly 60 % of the total wastewater treatment capacity of Quebec.

Physico-chemical treatment plants are the most significant (6 plants for 2,28 million residents) followed by activated sludge process plants (40 plants for 0,69 million residents) and plants using biofilter technologies (9 plants for 0,75 million residents). A total of approximately 320 small treatment plants, serving an average of 3 500 residents, use the aerated lagoon treatment.

Over the past decade technological developments have resulted in an evolution that will modify the design and operation of wastewater treatment plants in the future:

- the more widespread use of techniques developed for the elimination of nitrogen and phosphorus;

- the realization of the importance of polluting charges transported by pluvial waters; the beginning of the resultant wastewater treatment plant adaptations;

- the limited development of anaerobic treatments that have survived the energy crisis;

- the valuable development of biological fixed-culture systems for wastewater treatment and most notably, the biofilters;

- the appearance of promising membrane technology in wastewater treatment systems, which could facilitate the definition of new treatment objectives;

- the consideration the global reliability of the wastewater treatment systems instead of only peak performance;

- a more integrated vision for the prevention of pollution in industry (clean technologies) as well as in the domestic environment (integrated management of sewerage system and wastewater treatment plant)

Keywords:

• Wastewater treatment,
• nutrient removal,
• biological treatment,
• activated sludge,
• aerated lagoon,
• anaerobic treatment