Soutenance mémoire
L’épandage agricole des boues d’épuration urbaines participe au recyclage de déchets riches en matière organique et en éléments fertilisants (azote, phosphore et potassium). Cette pratique s’inscrit ainsi dans une logique de développement durable (Morel, 1977 in Bourrelier et Berthelin ; Sommelier et al., 1996 in Bourrelier et Berthelin). En effet, en apportant des éléments fertilisants aux cultures, l’épandage de boues réduit l’utilisation d’engrais minéraux (ressource non renouvelable) : diminution des prélèvements miniers de phosphore et de potassium et diminution de la consommation en énergie nécessaire à la fabrication des engrais azotés. D’autre part, l’épandage de boues permet de répondre à la problématique de la diminution globale de la teneur en matière organique des sols agricoles (INRA/ORVAL, 2001). Cette matière organique permet de retenir les éléments chimiques présents dans le sol ainsi que dans la solution du sol, et d’améliorer la structure de celui-ci (limitant ainsi les pertes par érosion). Qui plus est, la nature essentiellement organique de l’azote favorise une mise à disposition progressive de cet élément au cours de la minéralisation. L’azote n’est donc pas lixivié (cf. glossaire) comme cela peut être le cas lorsqu’il est apporté sous forme de nitrates. Enfin, l’épandage agricole évite le recours aux solutions dites « éliminatrices » que sont l’incinération et la mise en décharge. En effet, selon un audit comparant les trois filières d’élimination, commandée en 1999 par les agences de l’eau au cabinet Arthur ANDERSEN, l’épandage s’avère être la solution la plus rentable économiquement et la moins dommageable vis-à-vis de l’environnement (ANDERSEN, 1999 in ADEME 2001). Il a été produit en France en 2000 environ 850 000 t MS (tonnes de matière sèche) de boue d’épuration municipale, dont 60% ont été valorisées en agriculture, 25% ont été mises en décharge et 15% on été incinérées (ADEME, 2001). Or depuis le 01 juillet 2002, seules les boues non conformes à la réglementation en vigueur (décret n°97 1133 du 8 décembre 1997 et arrêté du 8 janvier 1998 réglementant l’épandage des boues municipales) peuvent être mises en décharge à condition que leur siccité (teneur en matière sèche) soit supérieure à 30% (loi sur l’eau du 3 janvier 1992). La directive européenne Eaux Résiduaires Urbaines (ERU) de 1991 a pour but de réduire les rejets directs d’eaux usées dans le milieu naturel en développant les réseaux de collecte et en améliorant la capacité d’épuration. Ainsi, les pouvoirs publics ont annoncé en France une augmentation de 26% du système de collecte et de 72% de la capacité des STEP sur la période 1992-2005. Ainsi, le taux de dépollution (part de la pollution traitée sur la pollution émise) passerait de 49 à 65% en 2005, et la production de boues atteindrait 1 100 000 T MS, soit une augmentation de 30% par rapport à 2000 (ADEME, 2001).
Les différents types de boues issues du traitement des eaux usées
Une boue résiduaire urbaine correspond au résidu issu du traitement des eaux usées et séparé de l’eau épurée ; elle présente alors une certaine teneur en eau. Les eaux usées proviennent du réseau de collecte qui draine les eaux domestiques et celles d’un certain nombre d’industries. Lorsque ces dernières génèrent, de par leur activité, une pollution spécifique non traitée en station d’épuration (STEP) « classique », elles effectuent un prétraitement afin d’éliminer cette pollution (métallique par exemple). Suite à ce prétraitement, l’eau rejoint le réseau de collecte. Il existe deux types de réseau de collecte :
✠ Les réseaux unitaires, plus anciens, ils sont encore présents essentiellement dans les grosses agglomérations. Ils rassemblent les eaux pluviales et les eaux usées qui seront toutes deux traitées en STEP.
✠ Les réseaux séparatifs, plus récents, ils assurent la séparation des eaux usées et des eaux pluviales (au moins de la pluie de début d’averse, la plus chargée en polluants). Les eaux pluviales sont dirigées vers des bassins de rétention dans lesquels le traitement consistera en une flottation des hydrocarbures et une décantation des MES.
Les boues sont principalement constituées par des matières en suspension (MES) : matières organiques non dégradées, matières minérales et de micro-organismes (bactéries ayant participé à la « digestion des eaux usées » pour l’essentiel). Elles ont une consistance très liquide, puis vont subir des traitements visant en particulier à réduire leur teneur en eau. Seules les boues d’épuration urbaine peuvent être recyclées en agriculture ; les boues industrielles ne sont pas valorisées mais éliminées, notamment dans un centre d’enfouissement technique (CET).
Selon le procédé de traitement des eaux usées en station d’épuration, on distingue trois catégories de boue (ADEME, 2001) :
➤ Les boues issues de traitement primaire. Elles sont obtenues suite à une décantation naturelle des matières en suspension contenues dans les eaux usées. Ce système n’est plus employé ; il est remplacé peu à peu par des techniques plus efficaces en terme de déshydratation et surtout de rendement épuratoire.
➤ Les boues issues de traitement physico-chimique. La majorité des matières en suspension sont agglomérées grâce à un agent coagulant (sels de fer ou d’aluminium en particulier). Les boues sont ensuite obtenues après décantation. Ce mode de traitement concerne essentiellement les stations balnéaires et de montagne dont les variations de population sont très fortes et rapides. Par ailleurs, les températures excessivement basses en montagne ne conviennent pas au traitement biologique des boues, les bactéries chargées de digérer la matière organique étant réduites à un état de vie ralentie.
➤ Les boues issues de traitement biologique. C’est le mode de traitement des eaux usées le plus courant en France. Les eaux usées sont enrichies en bactéries apportées (Azotobacter, Nitrosomonas). On parle alors de boue activée. Ces bactéries se nourrissent des matières organiques contenues dans les eaux usées. Le but est donc de maintenir un bon équilibre entre la biomasse bactérienne et la quantité d’éléments nécessaire à leur développement (matière organique des eaux usées et éventuellement oxygène).
Avant épandage, les boues vont subir différents traitements complémentaires dans le but de (ADEME, 2001) :
• Réduire leur teneur en eau ; les boues sont en effet initialement constituées de 99% d’eau.
• Stabiliser la matière organique. Très fraîche, elle est aussi très fermentescible. Il s’agit donc de réduire cette fermentescibilité afin de supprimer les mauvaises odeurs.
• Les hygiéniser si nécessaire (par chaulage) pour détruire les micro-organismes pathogènes.
On obtient in fine différents types de boues présentés de manière plus détaillée en annexe 1. Les boues les plus utilisées en agriculture sont (ADEME, 2001) :
✦ Les boues liquides (5 à 7% de matière sèche, 15% du tonnage en France) sont produites dans les petites stations rurales et se manipulent comme le lisier.
✦ Les boues pâteuses (16 à 22% de matière sèche, 35% du tonnage en France) sont produites dans les stations de taille moyenne. Leur consistance similaire à celle d’une bouse les rend plus difficilement manipulables que les boues liquides ou solides. C’est la raison pour laquelle un traitement complémentaire à la chaux ou par compostage est souvent appliqué.
✦ Les boues chaulées (25 à plus de 30% de matière sèche, 30% du tonnage en France) sont produites dans les stations de moyenne et grande taille.
✦ Les boues compostées (plus de 45% de matière sèche, 2% du tonnage en France) sont produites dans quelques stations de moyenne et grande taille. Malgré un coût encore élevé, cette filière est amenée à se développer en France car c’est aussi une solution pour valoriser des déchets municipaux, servant alors de support structurant à ce type de boues.
Ces traitements influencent directement les propriétés fertilisantes des boues ainsi que la forme chimique sous laquelle vont se présenter les éléments trace. Il paraît donc indispensable de choisir le mode de traitement des boues en fonction des débouchés agronomiques.
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Table des matières
SOMMAIRE
Résumé
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des sigles
Introduction
1-Les différents types de boues issues du traitement des eaux usées
2-Un contexte réglementaire inédit en terme d’intrants agricoles
3-Les éléments traces dans les boues résiduaires urbaines
4-Les CTO et les organismes pathogènes dans les boues résiduaires urbaines
Conclusion
Bibliographie
Glossaire
Table des matières
Annexes
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