Traitement des eaux usées: Micropolluants - les STEP disent stop!

26.11.2014 -Une centaine de stations d’épuration (STEP) suisses vont être équipées d’une nouvelle étape de traitement. Les micropolluants qui menacent la qualité de l’eau potable, la reproduction des poissons et la survie des organismes aquatiques sensibles seront en grande partie éliminés. Un procédé par ozonation est déjà appliqué à grande échelle à la STEP de Dübendorf (ZH).

Le directeur de la station, Max Schachtler, dans la salle de contrôle de la STEP intercommunale à Dübendorf. En matière d’élimination des micropolluants, les expériences pratiques sont pour l’instant encore très rares.

Texte: Kaspar Meuli, Photos: Flurin Bertschinger/Ex-Press

La pluie s’est mise à tomber sur l’Oberland zurichois durant la nuit et, ce matin, il pleut encore des cordes. Le changement de temps apparaît clairement sur les écrans de contrôle de la station d’épuration des eaux usées (STEP) de Neugut, à Dübendorf: la courbe bleu clair, qui illustre l’utilisation d’ozone, s’incurve nettement vers le haut. « En ce moment, nous injectons environ trois kg d’ozone par heure dans l’eau », explique Max Schachtler, directeur de la station. « Notre objectif est d’obtenir les meilleurs résultats avec un minimum d’ozone. Mais nous tâtonnons encore pour définir la quantité optimale en fonction de chaque charge polluante. » Ce tâtonnement n’a rien de surprenant, car les exploitants de la troisième plus grande station d’épuration des eaux du canton de Zurich s’aventurent en terrain inconnu. Construite en 1964, elle fut l’une des premières STEP communales de Suisse et s’avère pour l’instant la seule à disposer d’une installation d’ozonation de taille industrielle destinée à éliminer les micropolluants. Après le traitement mécanique et biologique, l’élimination des phosphates et la filtration à travers du sable, l’ozonation est une nouvelle étape de l’épuration.

Un travail de pionnier

Le procédé a certes déjà été testé dans des installations pilotes. A Dübendorf, il est toutefois appliqué à grande échelle pour la première fois en Suisse. Suivi par l’institut de recherche des EPF consacré à l’eau (Eawag), son fonctionnement suscite un vif intérêt loin à la ronde et même au-delà des frontières. Depuis la mise en service de l’installation, en mars 2014, le directeur de la STEP accueille régulièrement des délégations d’autres pays. « A l’étranger aussi, les résultats de nos analyses serviront à dimensionner des installations destinées à éliminer les micropolluants », relève Max Schachtler. « Micropolluants » est un terme générique qui désigne les composés traces organiques et les métaux lourds. Plus de 30 000 d’entre eux sont couramment utilisés en Suisse, car ils entrent dans la fabrication d’innombrables produits employés dans l’industrie et l’artisanat, les ménages et l’agriculture. Les STEP traditionnelles ne parvenant guère à les éliminer, les eaux traitées qu’elles déversent dans les milieux aquatiques contiennent des composants de médicaments et de cosmétiques, mais aussi de détergents et de produits phytosanitaires et ignifuges. Or, malgré leurs concentrations minimes, ces composés portent atteinte à l’environnement.

La station d’épuration (STEP) de Neugut à Dübendorf (ZH) vue de l’intérieur, avec le réacteur à ozone (à gauche) et les instruments de contrôle les plus récents (au milieu). Parmi les premières STEP construites en Suisse, elle dispose aujourd’hui d’une installation de traitement des micropolluants.

Même à très faible concentrationUtilisées en grandes quantités, les substances persistantes posent surtout problème dans les ruisseaux et les petites rivières à faible débit. « Même en quantité de l’ordre du microgramme - voire du nanogramme - par litre, elles peuvent nuire à divers organismes aquatiques et menacer la reproduction des poissons », souligne Michael Schärer, chef de la section Protection des eaux à l’OFEV. Des études scientifiques ont par exemple établi que des traces de diclofénac, un analgésique d’usage courant, peuvent endommager les reins des truites.Et quel est l’effet des micropolluants sur la santé humaine? « Parler de danger serait exagéré, affirme Michael Schärer: selon les connaissances actuelles, les concentrations mesurées dans les eaux souterraines et superficielles sont inoffensives. » La pollution des eaux de surface par les eaux usées va toutefois s’aggravant, de sorte que les composés traces parviennent en plus grandes quantités dans les réserves d’eau potable. « Ces substances persistantes n’ont rien à faire dans nos ressources en eau », martèle Michael Schärer. « Par précaution, nous devons si possible éviter toute pollution de l’eau potable. »Inoffensifs une fois oxydésSachant cela, le Parlement a décidé en mars 2014 de doter certaines STEP suisses d’un procédé à même d’éliminer les micropolluants. La technologie à appliquer n’est pas prescrite par la Confédération, car les essais ont révélé que tant l’ozonation que le traitement au charbon actif en poudre offrent de bons résultats. Afin d’investir au mieux les moyens nécessaires, seules les plus grandes STEP, de même que certaines de taille moyenne, seront équipées. Estimée à 1,2 milliard de francs, à répartir sur les vingt années à venir, l’opération vise les STEP comptant plus de 80 000 habitants raccordés et celles qui déversent leur effluent dans des milieux aquatiques particulièrement sensibles. Si ces critères n’englobent qu’une centaine des quelque 700 STEP publiques que compte la Suisse, ces stations n’en traitent pas moins plus de la moitié des eaux usées produites dans notre pays. Le financement sera essentiellement assuré par une redevance sur les eaux usées. Prélevée auprès de toutes les STEP, elle devrait se monter à 9 francs par habitant et par an.Mais revenons à Dübendorf. En nous faisant visiter la nouvelle installation, le directeur, Max Schachtler, nous explique ce qu’est l’ozonation: « L’injection d’ozone n’élimine pas les micropolluants présents dans les eaux usées, mais provoque leur oxydation. C’est cette réaction chimique qui les rend inoffensifs. » Nous entrons dans une grande halle qui abrite deux citernes à plusieurs étages: elles contiennent le sable qui filtre l’eau au sortir de l’ozonation et retient également les produits issus de l’oxydation. Après cette dernière étape, l’eau déferle à travers d’imposants tuyaux pour se jeter dans la Glatt. Juste à côté des filtres à sable trône le réacteur à ozone, tout aussi imposant: une immense chambre en béton de 530 m cubes, dans laquelle l’ozone est mélangé aux eaux usées. Nous ne pouvons qu’imaginer les réactions chimiques qui se déroulent derrière les murs massifs. Même le hublot de la porte d’accès - réservée aux travaux de maintenance - ne laisse rien entrevoir.L’ozone exige des précautionsMax Schachtler, ingénieur mécanicien de formation, se fait d’autant plus loquace lorsqu’il évoque les défis techniques qu’il a fallu relever: « Une seule cimenterie de Suisse a pu nous livrer du béton offrant la qualité requise. L’ozone est un gaz très agressif et nous avons dû prendre toutes les mesures possibles pour éviter qu’il n’attaque les fers à béton et n’affaiblisse la statique du réacteur. » Seul l’avenir dira quelles précautions s’imposent au cours de la construction - lorsque l’on saura comment le béton réagit à long terme au contact de l’ozone. « Les données empiriques sont encore très rares, souligne Max Schachtler, et nous devons procéder pas à pas pour définir les exigences en matière de qualité. »L’incertitude ne vaut pas seulement pour les matériaux de construction, mais aussi pour le laps de temps pendant lequel l’ozone doit demeurer en contact avec l’eau afin de neutraliser les micropolluants. Pour l’heure, il faut compter 34 minutes par temps sec. Cette durée n’est pas sans conséquences financières: plus le traitement à l’ozone est rapide, moins le réacteur devra être grand. C’est là un facteur important, puisque l’équipement d’une STEP devrait coûter entre 5 et 7 millions de francs.A l’affût de milliers de composésLa STEP de Dübendorf ne fournit pas seulement de précieuses informations sur la construction d’une telle installation, mais aussi sur son exploitation et sur le contrôle de qualité. De nouvelles méthodes de mesures devront par exemple être mises au point. La STEP doit actuellement faire analyser ses échantillons dans un laboratoire externe et ne reçoit les résultats qu’au bout de deux semaines, ce qui est loin d’être pratique. Pour connaître l’efficacité du traitement à l’ozone, il faut des appareils de mesure capables de déterminer sur place si le procédé atteint l’objectif fixé: réduire les micropolluants de 80 % au moins.Reste à savoir ce qu’il faut mesurer. Il serait parfaitement utopique de vouloir déceler les résidus de 30 000 composés traces d’usage courant dans les eaux traitées. Mais il y a une solution: identifier les composés chimiques qui représentent des groupes entiers de substances. Les spécialistes de l’Eawag se sont donc mis en quête des meilleurs indicateurs permettant d’assurer le contrôle de qualité. « Nos expériences serviront à déterminer les 5 à 12 substances que les STEP nouvellement équipées de toute la Suisse devront analyser », explique Max Schachtler.Le traitement des micropolluants est d’ores et déjà planifié dans diverses autres stations d’épuration: une installation fonctionnant au charbon actif en poudre sera mise en service à Herisau (AR) en 2015 et plusieurs installations à l’ozone sont actuellement à l’étude.

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Dernière modification 26.11.2014

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