La réutilisation des eaux usées: un enjeu de l'an 2000

La réutilisation des eaux usées municipales connaît une expansion rapide dans plusieurs pays du monde (pays de la Méditerranée, les États-Unis, l'Australie, l'Afrique du Sud, le Japon). La majorité des projets de réutilisation des eaux usées ont une vocation agricole et sont principalement destinés à l'irrigation. Différents usages urbains tels l'arrosage des espaces verts, des golfs, le lavage des rues ou le recyclage des eaux grises en immeubles, connaissent un développement accéléré. Les exemples de production indirecte d'eau potable et de recharge des nappes se multiplient. De nouvelles technologies, plus fiables et plus efficaces sont incluses dans ces filières de réutilisation, afin d'éviter tout risque sanitaire. L'intégration de la réutilisation des eaux usées dans la planification de l'eau à long et moyen terme au plan régional est une condition indispensable à l'équilibre du cycle naturel et à la conservation des ressources pour le prochain millénaire. De ce fait, la réutilisation devient une des forces motrices de la nouvelle géopolitique de l'eau, la gestion intégrée des ressources.

L'eau est sans doute le plus précieux de nos patrimoines. Les 9000 km³ de réserves accessibles en eau douce représentent seulement 0,00065 % de la quantité totale. Bien que suffisantes pour satisfaire aux besoins actuels, ces ressources ne sont pas réparties de manière homogène, ni dans le temps, ni sur la surface terrestre. Plusieurs pays et régions souffrent de pénurie chronique ou temporaire en eau.

Depuis bien des années, la crise de l'eau est une réalité quotidienne dans les zones arides du Moyen-Orient et d'Afrique du Nord. Une contrainte vitale qui est à l'origine de nom-

nombreux conflits politiques et militaires (Kemp, 1996). La raison principale de ces conflits est la diminution drastique des ressources, dont le facteur d’épuisement par rapport aux réserves de 1960 atteindra en 2025 des valeurs situées entre 10 et 26 pour les pays d’Oman, les Émirats Arabes et l’Arabie Saoudite et entre 3,5 et 6 pour l’Israël, l’Égypte, la Tunisie, le Maroc, l'Algérie, l’Iran et la Jordanie. La consommation actuelle d'eau dans ces pays est à la limite des ressources disponibles (86 % en Israël), et dans certains cas, dépasse cette limite par la mise en place de dessalement de l’eau de mer pour atteindre 164, 300 et 374 %, respectivement pour l’Arabie Saoudite, les Émirats Arabes et la Libye (FAO, 1994).

La crise de l'eau n’épargne plus les régions tempérées et riches en ressources comme l’Europe et l’Amérique du Nord. En effet, les périodes de sécheresse y deviennent plus fréquentes et plus durables. La Californie consomme déjà plus de 100 % des ressources théoriques renouvelables. Même en France, la demande en eau de la région Artois-Picardie devrait dépasser les 100 % à l'horizon 2000. Selon les experts internationaux, lorsque les prélèvements d'eau dépassent 30 % des réserves, la gestion de l'eau devient un élément très important de l’économie nationale. C’est aujourd'hui le cas de certains pays européens comme l’Italie, 30 %, l'Allemagne, 31 %, l’Espagne, 41 % et la Belgique, 72 % (Figure 1).

La poussée démographique, l'urbanisation et le développement industriel sont les facteurs majeurs qui accentuent la pénurie d'eau par une demande toujours croissante. La quantité d’eau consommée par habitant et par an, tous types d’usages confondus (domestiques, industriels et agricoles), varie de 10 m³ à 6 200 m³ en fonction des pays (quantité de référence qui exclut les déficits – 1 500 m³). Les demandes les plus faibles (< 100 m³/hab) se situent, soit dans les pays aux ressources limitées (zones arides et les îles), soit dans les climats tropicaux humides de l'Afrique Centrale. Les consommations les plus élevées (> 1 500 m³/hab) sont caractéristiques des pays à irrigation intensive (Iran, Irak, Égypte, Pakistan, les pays de l’ex-URSS en Asie Centrale), des pays industrialisés très développés (États-Unis, Canada) et des pays où ces deux facteurs sont combinés (Australie, Argentine, Chili, Espagne, Russie). Le Japon et la plupart des pays du Golfe Persique et de l’Europe ont une demande d’eau moyenne (700 ± 100 m³/hab). Plusieurs pays ont d’ores et déjà été contraints de limiter la croissance de cette demande.

La réutilisation des ERU : un élément important de la gestion intégrée des ressources

L’urbanisation, la désertification, l'augmentation croissante de la consommation d’eau et des rejets d’eaux usées menacent l’équilibre fragile du cycle de l’eau. La politique conventionnelle de gestion de l'eau, « la dilution est la solution des problèmes de pollution », a entraîné une dégradation importante de la qualité des ressources naturelles.

Afin de préserver l'eau pour le prochain millénaire, la gestion intégrée des ressources devient aujourd'hui une stratégie de pointe à l’échelle mondiale. Cette stratégie englobe un ensemble d’actions politiques, législatives, sociales, économiques et technologiques, destiné à mieux gérer les ressources et leur qualité, en liaison directe avec la politique de protection de l'environnement et la planification du développement économique et urbain. La gestion intégrée des ressources repose sur deux nouveaux concepts (Figure 2) : (1) la réutilisation des eaux usées et (2) la maîtrise du cycle anthropogénique de l’eau en assurant la gestion des ressources et la protection du milieu naturel. En conséquence, le métier de l'eau (traitement/distribution de l’eau potable, eaux usées, réutilisation) devrait devenir le centre du cycle naturel de l'eau. Cette nouvelle stratégie conduit à la création de boucles fermées et décentralisées en favorisant la conception de solutions alternatives, mieux adaptées aux contraintes locales, voire des solutions plus modernes et originales pour l’assainissement de l’an 2000.

L’objectif principal de la réutilisation est non seulement de fournir des quantités supplémentaires d’eau de bonne qualité en accélérant ainsi le cycle naturel de l'eau, mais également d’assurer l’équilibre de ce cycle et la protection du milieu environnant. Par définition, la réutilisation des ERU est une action volontaire et planifiée qui vise la production des quantités complémentaires en eau pour différents usages afin de combler les déficits. Dans certains cas, les rejets dans les milieux récepteurs sont considérés égale-

Tableau 1 : Récapitulation de l'expérience mondiale en réutilisation des eaux résiduaires urbaines (ERU) : pays ayant une expérience importante (1990-1994)

Régulation des vis pour les usages urbains, 11 % des ERU sont utilisées

Prévention de la pollution des ressources

Un site de réutilisation agricole, technologies avancées

Réutilisation des ERU brutes, usages potables interdits, 70 % des ERU sont réutilisées

Systèmes de distribution double, 33 % des ERU urbaines pour lavage sanitaires

Déficits en eau, dessalement

Windhoek : production directe eau potable

Réutilisation des ERU brutes

Réutilisation des ERU brutes, usages potables non permis

Sur la côte tout le long du désert

Déficits en eau, dessalement, 10 % ERU

Normes régionales

Déficits en eau, dessalement

15 % des ERU sont réutilisées

Déficits en eau, dessalement, double réseau

Normes par État

Restriction sur les vis pour irrigation

Norme Title 22, recharge des nappes, réseau double

Réseau double

* évaluation subjective à la base de la littérature, Levine et al., 1996 ; Albagli, 1996 ; World Resources 1994-95

++ nombreuses expériences, + occasionnelles et + projets isolés.

Initialement considérée comme une action de réutilisation, soit en raison des activités de protection ou de réalimentation, soit du fait de la communication directe ou indirecte avec des sources en eau potable ou non potable. Par conséquent, la réutilisation des eaux usées peut avoir soit un usage immédiat après traitement, transport et stockage (système « de conduite à conduite »), soit un usage indirect, après passage par un réservoir naturel ou artificiel.

La Californie du Sud développe déjà une politique intégrée de gestion des ressources où la réutilisation des eaux usées fait partie intégrante de la planification de l’eau. De nos jours, plus de 2 000 000 m³/j d’eaux usées sont réutilisées en Californie.

L’État d’Arizona envisage d’assurer 40 % de sa demande en eau par des eaux réutilisées.

Israël satisfait déjà plus de 15 % de la consommation d’eau par réutilisation contre 5 % à partir d’eaux dessalées. De plus, 70 % des eaux résiduaires urbaines sont réutilisées après traitement (Shelef et Azov, 1996). Les prévisions pour l’an 2000 en Libye indiquent que 40 % de l’approvisionnement en eau domestique et industrielle seront assurés par l'eau usée retraitée. Enfin, la gestion intégrée des ressources est aujourd’hui une réalité pour plusieurs îles comme par exemple Hawaii, le Japon et les Canaries (Renaud et al., 1997).

Les principales voies de la réutilisation

L’activité socio-économique et les conditions géographiques des pays déterminent les quantités de l’eau utilisée et leur répartition par secteurs (Figure 3). Ainsi, l’agriculture est la plus grande consommatrice d’eau dans les pays en voie de développement (pays d’Afrique et Asie). Dans les pays développés, le secteur industriel rejoint (États-Unis), et même dépasse les besoins du secteur agricole (Canada, Europe). Les usages urbains ou domestiques représentent moins de 20 % de la consommation globale d’eau pour les pays aux activités agricoles et industrielles. Il faut noter également que la consommation moyenne des pays développés est d’environ trois fois plus élevée que celle des pays en voie de développement.

En fonction des exigences de qualité des consommateurs, deux grandes classes de réutilisation peuvent être définies : (1) les usages potables qui peuvent être directs, après un traitement poussé, ou indirects, …

après passage dans le milieu naturel et (2) les usages non potables dans les secteurs agricole (irrigation), industriel et urbain. La distribution de ces usages par secteur est similaire à celle de la consommation (Figure 3). Le secteur agricole, par exemple, est le plus grand demandeur en eau réutilisée dans les pays à faibles et moyens revenus, ainsi que dans les zones arides.

Le Tableau 1 et la Figure 4 résument les principales voies de réutilisation dans les pays avec une expérience significative dans ce domaine. Les plus grands projets de réutilisation ont été développés dans les régions de l'Ouest et de l'Est des États-Unis, la région Méditerranéenne, l’Australie, l'Afrique du Sud et dans les zones arides de l'Amérique du Sud et de l'Asie du Sud.

La majorité des projets de réutilisation des eaux usées concerne des utilisations agricoles (Figure 4, Tableau 1). L’agriculture est en Afrique le principal consommateur d'eau, avec 67 % du total des ressources consommées (FAO, 1993), le maximum étant de 95 % environ au Maroc. Pour ce secteur particulier, la réutilisation des eaux usées apporte des bénéfices supplémentaires et améliore, dans certains cas, les rendements des cultures.

Afin de garantir la protection de la santé publique, il est indispensable de mettre en place des normes et des réglementations strictes et adaptées à la spécificité des différentes cultures agricoles. Il existe deux grands groupes de standards : les recommandations de l'OMS (1989) et la réglementation Californienne « Title 22 » (1978). L’objectif principal est d’éliminer les risques sanitaires. Ainsi, pour l’irrigation sans restriction la pollution microbiologique selon l’OMS doit être au-dessous de 1 000 coliformes fécaux/100 ml et moins de 1 œuf d'helminthe/L. « Title 22 » fixe des restrictions plus sévères, voire l’absence de germes-tests : moins de 2,2 coliformes totaux/100 ml. Dans certains pays, les normes sont draconiennes pour les végétaux destinés à une consommation directe. L’Afrique du Sud, par exemple, exige une qualité d'eau potable pour cette application. L’État d’Arizona a introduit l’absence de virus comme nouveau paramètre microbiologique.

L'industrie est le deuxième grand marché pour la distribution d’eau, soit environ 25 % de la demande mondiale (FAO, 1993). La réutilisation industrielle et le recyclage interne sont désormais une réalité économique. Pour certains pays et types d’industrie, l'eau recyclée atteint 85 % de la consommation globale. Les secteurs les plus grands consommateurs en eau sont les centrales thermiques et nucléaires (l’eau de refroidissement) et les papeteries. La qualité de l'eau réutilisée est bien réglementée et dépend du type d’application ou de production industrielle. La part des eaux usées urbaines ne dépasse pas 15 % du volume des eaux réutilisées en industrie. Aux États-Unis, par exemple, le volume des ERU réutilisées est d’environ 790 000 m³/j, dont 68 % pour le refroidissement (Miller, 1990).

Le progrès technologique du métier de l'eau permet de produire une eau de très bonne qualité, même à partir des eaux usées. De nombreuses études ont conclu à l’absence d'objection pertinente à la réutilisation des eaux résiduaires correctement traitées à des fins potables. Toutefois, les principales contraintes pour ce type d’usage sont psychologiques et culturelles associées à la perception de l'eau usée comme dangereuse et malsaine. De ce fait, la tendance principale aujourd'hui est l'usage indirect, après un séjour temporaire de l'eau usée traitée dans le milieu naturel. En fonction de la destination finale de l’eau réutilisée, ce type de réutilisation peut être classé soit dans la catégorie de réutilisation potable, soit pour des usages non potables. Dans le premier cas, il faut souligner son impact psychologique très positif, car il permet à l'eau destinée à la réutilisation de perdre son identité d’eau usée lors de la dilution dans le milieu.

L’intégration de la réutilisation dans les pratiques existantes de la gestion de l'eau pourrait être une variante compétitive d’un point de vue économique comme :

1. (1) solution unique et peu coûteuse pour la lutte contre la pollution (zones sensibles, par exemple),
2. (2) ressource complémentaire pour les zones côtières et barrière contre l'intrusion de l'eau saline,
3. (3) variante au transport de ressources naturelles à grandes distances,
4. (4) moyen d’équilibre par rapport aux conflits entre différents usages,
5. (5) élément important dans le développement des nouvelles agglomérations urbaines, en particulier en l'absence de ressources d'eau.

Cet impact a une importance majeure surtout pour les projets de production d’eau potable. Par ailleurs, la recharge des aquifères dans les zones côtières permet de lutter contre le phénomène d’intrusion d'eau saline dû à une exploitation excessive des nappes.

Les usages urbains et périurbains des eaux usées correctement traitées se développent à une vitesse importante et deviennent un élément fondamental de la politique de gestion intégrée de l'eau dans les grandes agglomérations (Renaud et al., 1997). Plusieurs municipalités au Japon et aux États-Unis ont déjà construit des systèmes de distribution double. Les bénéfices obtenus sont importants. Il faut noter en premier la réduction de la demande en eau potable qui peut atteindre 10-15 %, voire 40 % dans les zones résidentielles avec beaucoup d’espaces verts (Miller, 1990). Les usages les plus courants sont l’irrigation d’espaces verts (parcs, golfs, terrains sportifs), l’aménagement du territoire (cascades, fontaines, plans d’eau), le lavage des rues ou des véhicules et la protection contre l'incendie. Une autre application importante est le recyclage en immeuble avec, par exemple, l'utilisation de l'eau ménagère traitée pour le lavage des sanitaires. Les normes qui régissent la qualité des eaux usées destinées à de tels usages sont très sévères et voisines de celles en vigueur pour l’eau potable.

Le progrès technologique au service de l'eau

Satisfaire la demande, assurer la qualité, protéger la santé publique et le milieu naturel, gérer l'eau dans la complexité de son cycle, tel est le défi du métier de l'eau (voir Figure 2). Les derniers acquis de la recherche avec des technologies de pointe et un savoir-faire pluridisciplinaire sont mobilisés au service de l’eau. Rendre l'eau à la nature est probablement l’un des métiers les plus difficiles et complexes. Il est important de comprendre ce défi énorme d’assurer la production de millions de m³ d’eau de qualité alimentaire à partir d'une matière première variable d’un instant à l'autre et qui parfois même peut changer complètement d'aspect. Pour l’épurer, il faut généralement combiner plusieurs types de traitement physiques (techniques séparatives), chimiques (floculation, oxydation, désinfection) et biologiques (dégradation de la matière organique et de l’azote). En fonction des besoins spécifiques de la réutilisation, plusieurs niveaux de traitement peuvent être exigés (Figure 5).

Le choix des méthodes de traitement dépend de plusieurs facteurs dont les plus importants sont la qualité de l’effluent, le type de réutilisation, les exigences de qualité et la taille des installations. En fonction des conditions locales et des critères technico-économiques, différentes technologies extensives ou intensives peuvent être envisagées. Les techniques extensives (lagunage, infiltration-percolation, infiltration dans les sols et les aquifères, zones humides) sont bien adaptées aux conditions climatiques des régions tropicales et subtropicales. D'autre part, leur faible coût et l'exploitation relativement facile leur confèrent des avantages non négligeables pour les pays en voie de développement.

Les technologies intensives (filtration, traitements physico-chimiques, membranes) et en particulier les procédés avancés de désinfection (chloration, irradiation UV, ozonation) sont bien plus compactes et garantissent une meilleure qualité de l’eau produite (Lazarova et al., 1997; Renaud et al., 1997). Leur implantation permet d’assurer une meilleure protection de l'environnement et de nouvelles applications dans les zones urbaines.

La réutilisation des eaux usées : une solution mondiale

Bien que la réutilisation de l'eau soit pratiquée depuis des siècles, ce n'est que tout récemment que cette problématique est devenue le centre des intérêts scientifiques et socio-économiques de plusieurs pays et régions dans le monde. En effet, pour les régions arides et les régions aux déficits temporaires en eau, les eaux résiduaires deviennent une ressource alternative importante, non seulement pour différents usages agricoles et urbains, mais aussi pour la production directe ou indirecte d'eau potable. D’autre part, la réutilisation des eaux usées devient un moyen important dans la lutte contre la pollution des milieux récepteurs. Par ailleurs, les besoins croissants en eau de bonne qualité pour le développement démographique et industriel et l'état des infrastructures parfois mal adaptées à ces nouvelles exigences nécessitent la mise en place d'une nouvelle stratégie de gestion des ressources, plus fiable et plus efficace, qui inclut inévitablement des solutions de réutilisation des eaux usées. La multiplication importante des expériences de réutilisation au cours des dernières années prouve la pertinence de cette approche comme un des piliers essentiels d’une gestion durable de l’eau.

enjeux géostratégiques de l'eau à l'aube de l'an 2000.

Irrigation agricole et des massifs forestiers

Irrigation de cultures agricoles ou d’essences vertes est la voie la plus répandue de réutilisation des eaux usées urbaines. Au niveau mondial, c’est également la solution qui a le plus d’avenir à court et à moyen terme. Les pratiques de réutilisation agricole sont très anciennes en Europe et dans le bassin méditerranéen (Figure 6). Dès 1875, les effluents de Paris ont été répandus dans les champs d’épandage (Figure 7) et quelques années plus tard dans la région de Milan, en Italie. L’abondance des ressources en eau en France freine jusqu’à présent le développement de la réutilisation : l’expérience actuelle se limite à de nombreux projets de faible taille (irrigation jusqu’à 230 ha), situés surtout dans les zones côtières de l’Atlantique et de la Méditerranée (Renaud et al., 1997a). En 1997, un nouveau grand projet est mis en route à Clermont-Ferrand et 10 000 m³/j sont réutilisés pour l’irrigation de 500 ha de maïs. L’application qui connaît l’expansion la plus importante est l’irrigation des golfs. Les graves problèmes de sécheresse qui affectent l’Espagne depuis plusieurs années ont mis en évidence l’importance de la réutilisation agricole pour le développement durable de la Catalogne, l’Andalousie ou des Îles Canaries et Baléares. Le groupe AGBA, par exemple, gère plus de 300 stations d’épuration avec réutilisation des eaux usées (Llagostera and Prat, 1997). Un grand effort de recherche pour le choix de nouvelles technologies de traitement accompagne ce développement : traitement tertiaire à échelle industrielle par l’infiltration-percolation en Catalogne et aux Baléares, techniques membranaires aux Canaries (projet DERA).

En Italie, plus de 400 ha de diverses cultures sont irrigués avec des eaux réutilisées (Angelakis et al., 1997). Un nouveau programme de réutilisation en Sicile prévoit l’extension de cette pratique dans plus de 19 communes. La réutilisation agricole a également un potentiel important au Portugal : le projet d’irrigation de 1 000 ha près de Lisbonne est l’un des plus grands projets actuels en Europe. Israël est un des leaders mondiaux dans le domaine de la réutilisation agricole avec plus de 70 % des eaux usées réutilisées (Shelef and Azov, 1996). Le système de réutilisation de la région Dan Israël exploité par Mekorot est l’une des plus importantes réalisations mondiales. Le traitement est basé sur l’affinage de l’effluent secondaire du grand Tel-Aviv (1,3 million d’habitants) par infiltration dans le sol et l’aquifère. 30 000 m³/j sont ainsi traités et réutilisés pour l’irrigation dans le sud du pays. La qualité des eaux réutilisées est excellente et conforme aux exigences californiennes de « Title 22 ». La Tunisie et le Maroc constituent deux autres exemples d’une politique nationale de réutilisation. Plus de 45 usines de réutilisation existent en Tunisie, capacité totale de plus de 130 millions de m³ par an (Angelakis et al., 1997). 6 366 ha de diverses cultures agricoles et des golfs sont actuellement irrigués avec des eaux réutilisées (en perspective de plus de 20 000 ha). Les surfaces irriguées avec des effluents urbains au Maroc sont voisines de celles en Tunisie : 6 060 ha, 60 millions de m³ par an (Benchekroun and Bouchamma, 1991). 16 % des eaux usées collectées sont réutilisées, dont la plupart sans aucun traitement. La tendance actuelle, cependant, est la mise en place des technologies de traitement adaptées : les premières filières de traitement ont été construites à Agadir et à Benslimane. À Casablanca, LYDEC (Lyonnaise des Eaux de Casablanca) envisage l’intégration de la réutilisation dans le schéma directeur pour le développement durable de l’agglomération urbaine.

L’expérience de Mexico City est le plus important projet de réutilisation au niveau

mondial (Jiménez-Cisneros and Chávez-Mejia, 1997). Presque 100 % des eaux usées brutes de la capitale mexicaine (de 45 à 300 m³/s par temps de pluie) sont réutilisées pour l'irrigation de plus de 85 000 ha de diverses cultures agricoles. Actuellement, des projets de traitement sont en cours, afin d'éliminer les nombreux problèmes épidémiologiques liés à la réutilisation d’effluents urbains non traités. De telles pratiques de réutilisation agricole d’eaux usées brutes existent encore en Inde, en Égypte et dans d'autres pays en voie de développement caractérisés par des déficits chroniques en ressources. L’irrigation de la bordure du désert égyptien dans le Delta du Nil avec 800 000 m³/j d’eaux usées brutes provenant de l'agglomération du Caire a provoqué une détérioration importante de la qualité de la nappe phréatique (Farid et al., 1993). Plusieurs études sont en cours dans ces pays pour le développement et la mise en place des traitements appropriés.

Pour les pays où les normes existantes sont déjà très sévères (Australie, USA, certains pays du Moyen-Orient), non seulement un traitement secondaire est obligatoire, mais un traitement tertiaire est également exigé. Un tel exemple est l’usine de réutilisation de Taif, Arabie Saoudite, construite par Degrémont (67 000 m³/j, 270 000 hab), où l’intégralité de l'effluent est utilisée pour l'irrigation agricole après floculation/coagulation, filtration multicouche, charbon actif et chloration. La garantie de la qualité des eaux réutilisées peut être assurée également par des traitements extensifs tels le lagunage : Murviel et Noirmoutier (France), Mendoza (Argentine). La réutilisation agricole est une pratique très répandue aux États-Unis : 34 États disposent de réglementations ou de recommandations, souvent très sévères. Ces mesures législatives et plus de trente ans d’expérience font des États-Unis un pays phare au plan mondial dans le domaine de la réutilisation. En Floride et en Californie, respectivement 34 % (340 000 m³/j) et 63 % (570 000 m³/j) du volume total d’eau réutilisée sont utilisés pour l'agriculture (Wright and Missimer, 1995).

L'usine de réutilisation de West Basin (capacité finale 270 000 m³/j), gérée par United Water Services, filiale de Suez Lyonnaise des Eaux, a développé le plus vaste programme de réutilisation basé sur des technologies de pointe et des usages diversifiés : (1) 70 % de l’effluent sont réutilisés pour l’irrigation agricole après un traitement type Title 22 de filtration tertiaire et désinfection, (2) une partie de l'eau traitée est destinée à la réutilisation industrielle après élimination complémentaire de la pollution azotée par la biofiltration Biofor et (3) une partie de l'effluent sert pour la production d'eau potable. En plus de l'aspect « traitement », dans le paysage urbain West Basin a développé un réseau de distribution spécifique pour l'eau « Title 22 », parallèle au réseau d'eau potable. Après l’extension prévue de l’usine, celle-ci sera la plus importante en Californie, voire aux États-Unis. Deux autres exemples importants de réutilisation agricole sont l’usine Conserv II près d’Orlando et l'usine de Tallahassee en Floride pour l’irrigation, respectivement, de plus de 6 070 ha (190 000 m³/j) et 1 750 ha de cultures industrielles. Il faut noter également l’expérience de l’Hawaii, où certaines usines d’eaux usées ont atteint 0 % de rejet dans l’environnement via la réutilisation.

Production directe et indirecte d’eau potable

L'unique exemple historique de production directe d'eau potable est l'usine de Windhoek, Namibie, 15 % d’eaux usées diluées avec l’eau des ressources naturelles, avec un objectif de 25 % pour l’an 2000 (Haarhoff et Van der Merwe, 1996). Il faut noter, cependant, que plusieurs projets de démonstration de production directe d’eau potable à partir des eaux résiduaires urbaines ont été menés aux États-Unis (Chanute et Denver), Afrique du Sud (Capetown), Brésil (Sao Paolo) et Mexique (Mexico City) (Renaud et al., 1997). Selon plusieurs études, la qualité de l’eau produite aux États-Unis à partir d’effluents secondaires est meilleure, comparée aux nombreuses autres ressources de surface (Wright and Missimer, 1995). Les études épidémiologiques indiquent l’absence de risques microbiologiques et toxicologiques.

La production indirecte d’eau potable à partir d’eaux usées est une réalité opérationnelle à grande échelle (de 38 000 à 145 000 m³/j) aux États-Unis : (1) en Californie, les usines de Whittier Narrows à Los Angeles, Water Factory 21 en Orange County et l’usine de West Basin, (2) au Texas, l'usine Fred Hervey à El Paso et (3) en Virginie, l’usine d’Upper Occoquan à Fairfax non loin de Washington DC. Une nouvelle usine est en construction à Tampa, Floride, avec une capacité de 47 000 m³/j. Le stockage intermédiaire des eaux à réutiliser est effectué dans les nappes phréatiques, des lacs ou des réservoirs artificiels. En Floride et en Californie, respectivement 11 % et 20 % de l'eau réutilisée sont injectés dans les aquifères (Wright and Missimer, 1995). Dans le cas de la production indirecte d’eau potable, le taux de dilution des eaux réutilisées avec l’eau des ressources naturelles varie de 16 % à 40 %. Aucun impact négatif de ce type d'eau sur la santé humaine n’a jamais été détecté.

Le premier projet de production indirecte d'eau potable à partir des eaux usées en Europe a été mis en place en 1997 dans la région d’Essex, Grande-Bretagne, par la société Essex & Suffolk Water, filiale de Suez Lyonnaise des Eaux, le projet CHAS (Chelmer Augmentation Scheme). Plus de 35 000 m³/j d’eaux usées traitées sont mélangés aux eaux de surface (taux de dilution maximale 37 %) et envoyés dans le réservoir d’eau potable d’Hanningfield. Un suivi rigoureux de la qualité des eaux réutilisées a été mis en place (virus, œstrogènes), complété par de nombreuses études d’impacts sur l'environnement et la santé publique. Afin d’éviter tout problème de

santé publique, les filières de traitement sont conçues conformément au principe des barrières multiples. De nombreuses études pilotes à Los Angeles, Orange County et San Diego (Californie) sur les procédés type membrane d’ultrafiltration, de microfiltration et d’osmose inverse ont montré l’excellente qualité de l’eau produite.

Usages urbains et périurbains

Ce type de réutilisation se caractérise par son impact important pour le développement durable des agglomérations urbaines. Il faut noter également que ce type d’usage se déploie à une vitesse très importante non seulement dans les pays industrialisés, mais aussi dans de nombreux pays en voie de développement. Le Japon est le pionnier dans ce domaine. 8 % du volume total des eaux réutilisées (environ 8 millions de m³ par an) sont utilisées en milieu urbain et pour le lavage des sanitaires. Un autre usage important est la restitution des cours d’eau avec deux grandes réalisations de 100 000 et 303 400 m³/j, respectivement pour la recharge des rivières Inagawa et Arakawa. Parmi les plus grandes réalisations de réutilisation urbaine aux États-Unis (Miller, 1990), il faut citer celle de St. Petersburg en Floride (à partir de 1970, 260 000 m³/j), Tucson, Arizona (à partir de 1982, 1,2 ha de golfs, parcs, écoles, cimetières) et Colorado Springs en Colorado (à partir de 1960, 27 000 m³/j pour golfs, parcs, cimetières). En Australie, plusieurs projets de réutilisation en milieu urbain sont en cours dont le plus important est celui de Rouse Hill près de Sydney qui envisage la réutilisation urbaine des eaux usées pour un site de 17 000 hab, avec en perspective une extension pour 100 000 hab. L’irrigation des golfs est le type de réutilisation urbaine le plus répandu (Figures 6 et 7). Les technologies principales mises en œuvre sont le traitement tertiaire par filtration, suivi d’une désinfection par le chlore ou l’irradiation UV. Cette filière peut assurer les exigences de qualité OMS (200 coliformes fécaux/100 ml).

Pour les usages urbains, l’Afrique du Sud et l’Australie sont les pays dont les normes sont les plus sévères, exigeant respectivement une qualité d’eau potable et l’élimination totale des virus. Dans ce cas, les filières de traitement se rapprochent de celles de production d’eau réutilisée pour des usages potables. Le nouveau procédé hybride Bio-Réacteur à Membrane (BRM)® testé en Australie (Cronulla et Malabar), est une technologie susceptible de répondre bien à la demande de ce type de réutilisation. Ce procédé a été choisi pour une des premières expériences de recyclage des eaux grises en Europe qui sera réalisé par le groupe Suez Lyonnaise des Eaux dans un immeuble de 65 logements à Annecy.

Conclusions et perspectives

La réutilisation des eaux usées devient un élément important de la gestion intégrée des ressources dans de nombreux pays du monde. Elle permet non seulement de fournir une ressource alternative pour combler les déficits en eau, mais également représente une mesure de protection de l’environnement et des ressources naturelles, tout en valorisant le traitement des eaux usées. Ainsi, la réutilisation des eaux usées via le progrès technique du métier de l’eau devient garant de l’équilibre du cycle naturel au niveau des bassins versants.

Les activités de réutilisation sont associées essentiellement à l’irrigation des cultures agricoles, des golfs et des espaces verts en milieu urbain. Plusieurs pays ont déjà inclus la réutilisation agricole comme une politique nationale de gestion de l’eau.

De plus en plus d’efforts sont réservés au traitement des effluents urbains, y compris dans les pays en voie de développement. Il faut souligner le rôle croissant de la réutilisation dans les agglomérations urbaines avec la diversification des usages pour le lavage des sanitaires, des rues, ainsi que pour la reconstruction des plans d’eau. Les exemples de production indirecte d’eau potable et de recharge des nappes se multiplient. De nouvelles technologies, plus fiables et plus efficaces sont incluses dans ces filières de réutilisation, afin d’éviter tout risque sanitaire.

Le développement futur de la réutilisation des eaux résiduaires urbaines nécessite des efforts complémentaires pour la mise en place des réglementations appropriées aux différents usages, d’un suivi rigoureux de la qualité des eaux réutilisées, de traitements adaptés aux conditions locales et d’une meilleure connaissance des impacts sanitaires et écologiques de la réutilisation. L’intégration de la réutilisation dans la planification de l’eau au niveau régional à long et moyen terme est une condition indispensable à l’équilibre du cycle naturel et à la conservation des ressources pour le prochain millénaire. De ce fait, la réutilisation devient une des forces motrices de la nouvelle géopolitique de l’eau, la gestion intégrée des ressources.