La gestion des eaux usées domestiques est une longue histoire.
On trouve en effet des traces de collecte d’eaux usées dans les cités de la vallée de l’Indus dès le IIème millénaire avant notre ère et chacun connaît le soin apporté par les Romains à équiper les villes de systèmes de collecte de ces eaux usées. Le Moyen Age en Europe a abandonné toutes ces installations, les fosses d’aisance (fosses septiques) y sont rares et les eaux domestiques se déversent directement dans la rue ce qui occasionne de nombreuses épidémies. Il faut attendre la grande épidémie de choléra à Londres en 1854 pour promouvoir l’idée d’évacuer ces eaux usées notamment au travers de canalisations enterrées. Pourtant ces travaux de collecte mettront longtemps avant de se généraliser en Europe et notamment en France où seulement 12% de la population est reliée à un réseau de « tout-à-l’égout » en 1960.
Mais il ne suffit pas de collecter les eaux usées, encore faut-il savoir les traiter avant leur rejet dans le milieu naturel. Or ce n’est qu’en 1914 que des scientifiques anglais mettent au point un système de bassin où des bactéries dans des conditions particulières d’aération vont être capables de dégrader la pollution organique portée par ces eaux. Ce système de bassin est l’ancêtre de nos stations d’épuration actuelles. Désormais un système d’assainissement en milieu urbain sera formé par le couple réseau de collecte + station d’épuration.
En France la première station d’épuration est construite en 1940 à Achères en région parisienne. Ce n’est toutefois que dans les années 1960 avec notamment la création en 1964 des 6 Agences de Bassin (Agences de l’eau) que se développeront vraiment ces systèmes d’assainissement urbain.
Principe des techniques épuratoires :
Un des premiers travaux des Agences de Bassin est d’avoir mis au point les méthodes d’analyse des principaux paramètres de pollution susceptibles de dégrader les cours d’eau. Ces paramètres sont pour l’essentiel :
- La matière organique qui, lorsqu’elle est rejetée sans traitement, va consommer l’oxygène de l’eau au détriment de la faune piscicole et de la flore aquatique (ce sont la Demande Biologique en Oxygène, DBO, et la Demande Chimique en Oxygène, DCO)
- Les matières solides ou dissoutes en suspension dans les eaux usées
- L’azote sous sa forme essentiellement ammoniacale. Cet azote est présent dans les déjections fécales et l’urine. Une fois au contact de l’air, l’azote ammoniacal est oxydé pour former des nitrates
- Le phosphore dont une partie provient des rejets humains et une autre partie des produits ménagers
A noter que l’azote (nitrate) et le phosphore sont responsables entre autres de l’eutrophisation c’est à dire de la formation d’algues qui, pour se développer, puis se décomposer, absorbent l’oxygène de l’eau et compromettent ainsi la vie aquatique.
Le principe de base pour dégrader ces pollutions n’a pas fondamentalement changé depuis le système mis au point en 1914. Il s’agit toujours de faire travailler dans le bassin de réception des eaux usées des bactéries particulières et sélectionnées qui se multiplient en se « nourrissant » de la matière organique et en la dégradant. Pour leur besoin énergétique on doit apporter à certaines populations de bactéries de l’oxygène en aérant le bassin (procédé aérobie) ou au contraire en privant d’oxygène d’autres populations de bactéries afin qu’elles consomment l’oxygène composant certaines molécules (procédé anaérobie). Ces 2 procédés sont gérés très souvent en alternance.
Dans ce processus, il se forme des « boues » composées des bactéries mortes et de résidus de matières minérales. La dernière phase consistera alors à séparer par décantation ces boues de l’eau purifiée, laquelle sera rejetée au cours d’eau.
Les limites de l’épuration traditionnelle :
La première limite est celle de la performance des stations d’épuration. Le procédé épuratoire étant, comme on vient de le voir, biologique, il est délicat à conduire. En effet il faut être capable de surveiller en permanence la vie biologique dans le bassin d’aération et de régler en conséquence les paramètres tel le taux d’oxygène dissous. Or cette capacité à bien faire fonctionner une station n’est pas toujours au rendez-vous. Si ces performances généralement sont bonnes (plus de 90%) pour la DBO et la DCO, elles sont seulement de 65% environ pour l’Azote et le Phosphore. Or ce sont ces 2 paramètres qui sont les plus pénalisants pour le milieu.
Sans doute ces performances de rendement sont-elles surestimées car les pouvoirs publics ont quasiment abandonné les contrôles indépendants de la qualité des rejets et demandent simplement aux exploitants de faire remonter leurs propres autocontrôles !
Ce problème est accentué pour les stations d’épuration en milieu rural qui ne disposent pas de personnel permanent et fonctionnent selon des consignes automatiques indifférentes à la vie biologique se déroulant en temps réel dans le bassin d’aération. En outre, ces stations
déversant souvent leurs rejets dans de petits cours d’eau, l’impact de la pollution résiduelle est une des causes de la dégradation de la qualité de ces cours d’eau qui paradoxalement étaient moins pollués avant que l’assainissement collectif n’arrive. C’est pourquoi, en zone rurale, il convient de privilégier, lorsque c’est possible, un assainissement individuel plutôt que de raccorder sur une grande distance les habitations dispersées à un ouvrage collectif déficient.
On peut regretter que la question de la performance des stations d’épuration intéresse en fait assez peu la population et les collectivités. Sans doute par manque d’information et de sensibilisation. Une fois fourni le « confort » aux habitants du raccordement des eaux usées, la question de l’assainissement semble réglée et le devenir de ce qui se passe « au bout du tuyau » sort de nos préoccupations.
La deuxième limite est l’incapacité de l’épuration traditionnelle à éliminer certains éléments polluants, en particulier certaines molécules chimiques de synthèse (par exemple pesticides) ou médicamenteuses (notamment antibiotiques). Ces molécules sont dites « xénobiotiques », car « étrangères à la vie » et de ce fait ne peuvent être dégradées par des bactéries.
En outre l’épuration traditionnelle ne parvient pas à détruire complètement les nombreux virus présents dans les eaux usées.
Les progrès à attendre dans le domaine de l’épuration des eaux usées domestiques et la question de la réutilisation des eaux épurées.
On peut regretter qu’en France les techniques d’épuration actuelles ne traitent pas les molécules xénobiotiques ni la totalité de la charge virale contenue dans les eaux usées. La raison en est l’absence de règlement imposant des normes de rejet pour ce type de pollution. Il est vrai qu’il est quasiment impossible de bâtir des normes de rejet pour les milliers de molécules susceptibles d’être présentes dans les rejets, compte tenu de la difficulté à les identifier et analyser leur présence.
En l’absence d’une telle réglementation les sociétés spécialisées dans le traitement de l’eau (dont le marché est dominé par 2 groupes) n’ont pas fourni un gros effort de recherche pour traiter ce type de pollution, ni pour anticiper l’avenir et se préparer à la réutilisation des eaux usées après épuration, réutilisation qui suppose de pouvoir éliminer virus et molécules xénobiotiques.
Or, s’il n’est pas possible d’instaurer dès à présent une réglementation fixant les limites de rejet molécule par molécule, on peut imaginer une réglementation prévoyant d’équiper les stations d’un traitement complémentaire (tertiaire) capable d’éliminer molécules et virus, à condition qu’un tel dispositif complémentaire ait fait la preuve de son efficacité. Et c’est là tout l’enjeu technique et technologique d’une épuration à faire évoluer pour répondre aux exigences de qualité pour le milieu naturel et aux besoins de la réutilisation des eaux épurées pour l’irrigation.
Il existe certes déjà des voies pour de tels traitements, telles l’osmose inverse ou l’ozonation, mais elles sont lourdes à mettre en œuvre et onéreuses, notamment en termes de consommation d’énergie électrique. Une autre solution qui semble plus réaliste est un traitement la séparation boues-eau par membranes puis soumettre l’eau filtrée à un traitement par UV. Il existe encore hélas trop peu de stations d’épuration fonctionnant sur ce principe.
Christian Julia