La réutilisation et le recyclage de l'eau poussés par la sécheresse

30 decembre 2005 Paru dans le N°287 à la page 55 ( mots)

Rédigé par : Marie-odile MIZIER

Le changement climatique qui s'annonce et les années de sécheresse que nous venons de vivre remettent sur le devant de la scène les restrictions d'eau. Déjà, certaines régions remettent en cause les autorisations de prélèvement en nappe de l'industrie et de l'agriculture. Ces nouvelles contraintes imposent aux différents acteurs de prendre des mesures drastiques en matière d'économie, de réutilisation et de recyclage de l'eau. L'ensemble les acteurs est concerné: collectivités, industriels, particuliers.

Il existe un gros potentiel pour la réutilisation et le recyclage des eaux usées publiques et industrielles, mais aussi des privées. Ces pratiques, autorisées dans le cadre privé, sont toutefois très encadrées en France par les normes d'hygiène. Il est interdit, par exemple, de produire de l'eau potable à partir d'un effluent pour éviter tout risque de contamination microbiologique. Seule la réutilisation de cette eau comme « eau industrielle » est autorisée. Après traitement et désinfection, elle est transportée dans un réseau séparé et peut servir, par exemple, pour arroser les pelouses, en lavage de sol ou dans certains process industriels. Actuellement, les applications se multiplient, notamment dans l'industrie, et de nombreuses applications peuvent guider les nouveaux adeptes.

L'industrie : un gros potentiel

[Schéma : Schéma de principe de la filière de traitement conçue par Veolia Water STI pour la Cooperl. Au cœur de la filière, le procédé de filtration membranaire Biosep™, avec recyclage par osmose inverse.]

Installation osmose inverse

STATION DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS

Veolia Water STI

Conception-Construction Veolia Water STI

Légende

—— Eau prétraitée physico-chimique
—— Eau traitée BIOSEP™
—— Eau osmosée

pour la réutilisation et le recyclage des effluents industriels », estime Alain Lefebvre, Purchasing Manager chez Veolia Eau. Cette approche, lorsqu'elle est retenue, permet de minimiser les prélèvements et les rejets. Pour être pleinement efficace, cette approche doit être globale, avec un point clé : il faut identifier, qualifier et quantifier l'ensemble des flux d'eau à optimiser. Aujourd'hui, les traiteurs d'eau privilégient les traitements locaux « aux pieds des machines ». Ceci permet de réduire le dimensionnement des installations de traitement tout en permettant un meilleur usage de l'eau.

Par exemple, si le rejet d'eau d'une machine est compatible « sur le plan qualitatif » avec l'entrée d'une autre, il est simple de modifier la tuyauterie pour que la sortie de l'une alimente l'autre. Si la qualité du rejet ne convient pas, un traitement local peut être mis en place pour permettre la réutilisation de l'eau. Si cette approche est simple sur le plan intellectuel, il faut tout de même veiller aux problèmes entraînés par la fermeture des circuits comme l'augmentation de la concentration des matières en suspension ou des sels. Ce sont des éléments qui peuvent être agressifs et qui peuvent entraîner la corrosion des équipements et la dégradation de la qualité des eaux. En amont de cette démarche, il est toujours nécessaire de réaliser des essais de validations en laboratoire, puis en pilote industriel pour valider la méthode de traitement et vérifier la bonne concordance des flux.

Sur ces principes, Veolia Water STI a travaillé chez Cooperl à Lamballe. L'entreprise abat 3,5 millions de porcs chaque année et produit 13 000 m³ d'effluents par semaine. À l'époque, ces effluents étaient dirigés vers un pré-traitement physico-chimique avant rejet pour partie vers la STEP municipale, et pour une autre vers le milieu naturel. Cette solution n'était plus satisfaisante. Cooperl, dans le cadre d’une demande d’agrandissement

[Encart : Daho va réutiliser ses eaux de pluies et usées en irrigation agricole Degrémont, associé à Marubeni Corp., vient de remporter la conception, la construction et l'exploitation pendant dix ans de la nouvelle usine de traitement des eaux usées de Daho (Qatar). Ce contrat de DBO (Design, Build, Operate), confié par l'Autorité des Travaux Publics de l'État du Qatar au groupement franco-japonais, a été signé le 13 décembre 2005. C'est le premier remporté par Degrémont pour le traitement des eaux usées dans le Golfe d'Arabie. L'opération sera traitée par une joint venture 50/50 entre Degrémont et son partenaire Marubeni Corp pour le génie civil et en partenariat 70/30 pour l'exploitation. Le coût global du marché s'élève à 260 millions d'US dollars, 180 millions USD sont destinés à la conception et la construction de la step, le reste, soit 80 millions USD, correspond à l'exploitation. La nouvelle usine sera située à vingt kilomètres à l'ouest de Doha. Elle intègre dans sa conception le recyclage des eaux en sortie de traitement vers un usage d'irrigation agricole. Avec une capacité de 500 000 habitants, elle traitera 135 000 m³/jour. Cette station remplacera dès la mi-2008 l'usine de traitement actuelle dont la capacité est de 23 000 EqH. Prévue pour traiter 60 000 m³/jour, elle reçoit aujourd'hui 80 000 m³/jour et est complètement surchargée. L'usine existante ne sera toutefois pas démolie. Réhabilités, ses bassins seront conservés pour stocker les pluviales permettant ainsi la création d'un stock tampon pour une utilisation ultérieure. Les premières étapes du traitement sont de type classique. Dès sa réception, l'effluent subit un traitement primaire comprenant un dégrillage fin et un dessablage, puis un traitement secondaire avec boues activées et traitement azote-phosphore par recirculation. Ces deux étapes sont complétées par un traitement tertiaire en trois phases, à savoir : filtration sur sable, filtration sur membrane d'ultrafiltration et post-chloration. En sortie de traitement, il est prévu de distribuer l'eau à des exploitations agricoles pour irrigation via un réseau privé. Actuellement, une étude pilote est menée pour introduire un traitement par osmose inverse afin de produire une eau industrielle. Quant aux boues, leur traitement consiste en un épaississement, suivi d'une digestion aérobie puis d'une déshydratation avant mise en décharge. Réalisé sur la totalité du flux sortant, le traitement tertiaire forme un étage complet de filtration et d'ultrafiltration. Il se présente comme une vraie barrière physique avant la réutilisation de l'eau. Autre originalité de l'installation : la qualité de la membrane mise en œuvre. « À Doha, nous utilisons une membrane ZeeWeed 1000 fournie par Zenon Environmental, » précise Thierry Mallet, directeur général de Degrémont, « cette qualité de membrane est habituellement mise en œuvre sur l'eau potable, c'est la première fois que nous l'utilisons en traitement tertiaire d'effluent, après la filtration finale sur sable ». La chloration finale permet de garantir une qualité bactériologique pour un usage d'irrigation. Marie-Odile Mizer, Technoscope]

[Encart : L'eau de pluie, une ressource presque gratuite Sur le site MCA Maubeuge, Renault recycle les eaux de pluie pour alimenter son process industriel. Le site qui produit la Kangoo a économisé en un an 71 100 m³ d'eau potable et fait passer la consommation par véhicule de 2,9 m³ en 2001 à 1,8 m³ en 2004. Développé dans le cadre d'un contrat Life Environnement, l'installation de mise en conformité des eaux pluviales aura coûté 1,2 million d'euros d'investissement. Le process mis en place par Veolia Eau est basé sur une décantation lamellaire de type Actiflo, suivie d'une filtration sur sable puis sur charbon actif. Il se termine par une chloration. Le coût de l'eau en sortie de filière est de 0,57 €/m³ contre 1 €/m³ lors d'un approvisionnement par le réseau d'eau potable. En intégrant l'amortissement des installations, l'économie est de l'ordre de 0,30 €/m³.]

Du site, s'est donné comme objectif de réduire le volume de ses rejets. Pour traiter ce problème, Veolia Water STI a mis en place une filière permettant le recyclage et comprenant : un bassin tampon, un bassin anoxie, suivi d'un bioréacteur à membranes immergées de type Biosep™ puis un affinage par osmose inverse (cf. schéma ci-dessus).

Cette dernière technologie éprouvée permet d'abaisser la concentration en sels dissous provenant des saumures de l'eau à traiter. L'eau ainsi produite est ensuite utilisée vers des postes de vaporisation de la porcherie, des eaux de chaudières et de refroidissement.

« Il n'existe pas de traitement universel pour produire de l'eau recyclée », souligne Fabrice Tenneson, Responsable du Développement chez Veolia Water STI, « chaque solution technique est unique et est fonction de l'usage de l'eau recyclée chez l'industriel ».

Chaque process, un cas unique

À Souvans (39), l'usine de Jura Placages a également opté pour le recyclage. L'entreprise qui fabrique des placages de bois dur (chêne, hêtre...), doit étuver les billes pour pouvoir les travailler correctement.

Pour réduire sa consommation d'eau et optimiser l'énergie, l'entreprise a fait appel à Hytec. L'objectif est de traiter l'eau en sortie d'étuve pour pouvoir en réutiliser une partie dans le process.

L'eau relarguée en sortie d'étuve est à 70 °C. Elle contient des tanins entraînant une coloration des eaux et des polyphénols sources de pollution organique.

Le procédé mis en place par Hytec vise tout d'abord à récupérer la chaleur en sortie d'étuve. Pour ceci, en sortie de process l'eau à 70 °C traverse un

[Photo : Sur la plateforme de traitement des déchets urbains de Vert le Grand, Proserpol a organisé l'ensemble des flux aqueux en séparant les pluviales propres, les pluviales souillées et les lixiviats pompés en fond de casiers. Ces eaux sont recueillies de façon spécifique, traitées par filtration sur filtre à sable, par procédé physico-chimique ou par osmose inverse.]

[Photo : Unité d'osmose inverse réalisée par TIA pour le traitement de perméat d'ultrafiltration de lait et de lactosérum.]

[Encart : Industriels : adoptez une méthodologie rigoureuse Si l'on veut se lancer dans une réutilisation de l'eau, voire un recyclage, il faut adopter une méthodologie rigoureuse : • Tout d'abord faire un schéma du procédé sur l'ensemble de l'usine de façon à se rapprocher au plus près des flux ; • Procéder ensuite à un bilan matières poste par poste ; • Connaître pour chaque machine la quantité d'eau nécessaire à son fonctionnement. Ce point est important pour définir les contraintes de recyclage ; • Identifier où sont les flux d'eau disponibles et où l'on peut les réutiliser. Sur les gros sites industriels le problème peut vite devenir très compliqué. Pour aider l'industriel dans sa décision, Veolia Eau a développé la méthode Water Pinch. Elle représente le débit et le niveau de pureté de l'ensemble des effluents collectés sur le site et identifie les besoins en eau, en précisant quantité et qualité. Le logiciel se charge de faire le lien entre les besoins et la disponibilité.]

[Photo : Unité de recyclage Actibio pour 150 m³/jour.]

Échangeur, ce qui permet de préchauffer l'eau entrante à 35 °C. Elle est ensuite dirigée vers un traitement physico-chimique pour extraire le tanin puis le reste — la pollution organique — est traité par voie biologique à boues activées. Enfin un décanteur permet de séparer l'eau propre de la boue. Les boues organiques et physico-chimiques sont ensuite déshydratées puis brûlées dans le système de production d'eau chaude où elles servent de combustible. L'énergie récupérée représente 2 400 kW chaque jour. Quant à l'eau propre recueillie en fin de filière, elle est recyclée à 100 %, 50 % vers les étuves, le reste servant à l'aspersion des billons sur le parc de stockage.

Assisteaux a eu l'occasion chez Cebal à Saumur (49) de traiter et de recycler en continu sur le matériel de lavage existant les effluents de l'atelier composés d'eau additionnée de produit de nettoyage Auco Alujet et pollués par du fluide d'emboutissage et de la poussière d'aluminium, en vue d'abaisser le plus possible le coût actuel de retraitement. Il s'agit d'un traitement par évaporation à compression mécanique de vapeur d'eaux de rinçage et de chaîne de dégraissage.

Ovive achève les tests industriels d'une filière de recyclage des saumures des adoucisseurs d'eau. Les eaux de récupération des saumures (saturées en chlorure de sodium) sont mélangées à un produit naturel à base de plante (dont la formule est tenue secrète) ; il permet la précipitation du calcium et du magnésium. L'eau chargée en chlorure est séparée des boues avant d'être redirigée vers l'adoucisseur. Les boues recueillies, concentrées en calcium et magnésium, peuvent être valorisées pour ces matières premières. Ce process devrait arriver sur le marché en 2006.

De son côté, TIA conçoit, fabrique et installe des unités liées aux techniques de micro, ultra, nanofiltration et d'osmose inverse. Les procédés membranaires sont présents dans tous les domaines et interviennent de plus en plus dans les technologies propres. Ces techniques permettent une valorisation de certains effluents de l'agro-alimentaire ou de l'industrie, ou une réduction du volume des déchets.

Ainsi, depuis quelques années, la demande portant sur l'épuration, la récupération, le recyclage des effluents alimentaires et industriels s'est fortement développée et organisée.

L'objectif étant presque toujours double : valoriser les matières dispersées dans les effluents et jusqu'à présent perdues, récupérer de l'eau pour la réintroduire dans les circuits spécifiques ou la rejeter en respectant les contraintes environnementales.

Parmi les cas déjà traités par TIA, on peut citer : les eaux de lavage et les perméats d'ultrafiltration, mais aussi les effluents d'usinage mécanique, de gélatine, latex ou teinturerie. Dans chaque cas, une phase d'essais pilote en usine ou chez TIA est indispensable.

En collaboration avec l'Université Technique Weihenstephan et la Brasserie Weihenstephan (Munich), Grünbeck a développé une installation compacte à système variable pour la réutilisation des effluents industriels. Ce système est composé d'une préfiltration avec un filtre à tambour, d'une ultrafiltration et d'une osmose inverse.

Actibio, présent dans les industries agro-alimentaires, textiles et automobile, a également développé et installé des unités de recyclage des eaux de lavage de véhicules : trains, bus, tramways, lavage interne de camions-citernes, déprotection de véhicules neufs, etc. Le procédé mis en œuvre, baptisé Actibio System, permet de réaliser jusqu'à 80 % d'économies d'eau.

De même, Callisto réalise des installations de traitements des effluents avant rejet ou recyclage. Pour cela, la société met en œuvre des techniques physico-chimiques, membranaires, biologiques et électrochimiques tout en assurant...

[Photo : Les BRM à membranes immergées Ultrafor de Degrémont ouvrent la voie à une réutilisation des eaux usées.]

une assistance technique allant de l’exploitation déléguée à l’intervention ponctuelle. Callisto s’attache à proposer la solution spécifique présentant le compromis optimum au plan technico-économique.

De la même façon, Proserpol se consacre depuis plus de 25 ans au traitement et au recyclage d’effluents industriels et dispose d'un savoir-faire suffisamment large pour marier les procédés et proposer des solutions techniquement et financièrement réalistes.

Sur la plateforme de traitement des déchets urbains de Vert Le Grand, Proserpol a organisé l'ensemble des flux aqueux en séparant les pluviales propres, des pluviales polluées et des lixiviats pompés en fond de casiers. Ces eaux sont recueillies de façon spécifique, traitées par filtration sur filtre à sable, par procédé physico-chimique ou par osmose inverse. Chaque eau traitée a un cahier des charges précis répondant aux contraintes des procédés et permet à la plateforme, un zéro rejet en eau.

[Photo : Traitement et recyclage des effluents d’un atelier de maintenance.]

[Photo : Désinfection UV de l’eau en sortie de station d’épuration pour une utilisation industrielle. Equipements Ozonia répondant à la norme californienne de réutilisation des eaux usées : TITLE 22.]

Pour supprimer les risques : stériliser

Pour des raisons sanitaires, notamment lorsqu'il y a un contact avec l'homme, il peut être indispensable de stériliser l'eau avant de la réutiliser. Pour ceci, il est courant de mettre en œuvre les rayons ultraviolets en sortie de traitement. La stérilisation des eaux est réalisée à l’aide de réacteurs UV. Ces équipements sont commercialisés par de nombreux acteurs tels Abiotec, Bordas UVGermi, Grünbeck, Hanovia, Ozonia, Trojan Technologies, Wedeco, Wallace & Tiernan… Ce traitement final permet la réutilisation de l’eau en lavage des sols, des véhicules, arrosage des pelouses ou des terrains agricoles sur des cultures non alimentaires. Ainsi, Hytec a mis en œuvre pour la RATP une filière de ce type sur chacune des 16 stations de lavage de bus à l’eau recyclée. Les UV arrivent en traitement final derrière un réacteur biologique à culture fixée (peu producteur de boues) et une filtration sur papier (simplifiant la mise en décharge). Sur ces sites, l’entreprise recycle 90 % de ses effluents.

Si en France la pratique est peu utilisée, les stations d’épuration des municipalités peuvent aussi recycler leurs eaux. En région parisienne, Colombes et Valenton recyclent une petite partie de leurs eaux pour leur usage interne. Mais la pratique est surtout connue à l’étranger.

Pour Laurent Guey de la direction marketing de Degrémont : « Le recyclage est surtout réalisé à l’export ». Degrémont a des applications de ce type au Mexique, en Argentine,

[Photo : Système de désinfection UV d’eau usée Berson In Line, traitée pour réutilisation en irrigation. Débit 600 m³/h, 20 kW. STEP de Mitlogan (Australie).]

Stériliser pour réutiliser l'eau

BIO-UV conçoit et fabrique des équipements de traitement de l'eau par UV. Ces équipements sont utilisés :

- Pour des applications de désinfection : l'abattement bactériologique effectué par les stérilisateurs BIO-UV permet de réutiliser l'eau. Les stérilisateurs sont équipés dans ce cas de lampes UV basse pression (Série LAM), ou de lampes UV moyenne pression (Série MP). Les stérilisateurs MP permettent notamment de simplifier les opérations d'exploitation et de maintenance.
- Pour des applications de réduction de DCO : le procédé BIO-UV d'oxydation avancée combine l'action des rayons UV et du peroxyde d'hydrogène. Cette technologie permet notamment de dégrader des polluants organiques. Elle consiste à « activer » H₂O₂ sous l'effet des UV pour produire des radicaux libres oxydants qui vont à leur tour décomposer les molécules visées. Ce process est compatible avec d'autres procédés de traitement des eaux, et complémentaire aux techniques biologiques ou membranaires.

Les réacteurs BIO-UV utilisés pour la réduction de DCO sont équipés de lampes UV moyenne pression (Série MP). Le procédé BIO-UV d'oxydation avancée permet de réduire la charge en DCO, et chaque application est validée par un pilote industriel.

[Photo : Exemple : Dégradation d'une eau contenant 1.500 mg/litre de formaldéhyde. Résultats obtenus dans un réacteur pilote.]

Au Moyen-Orient, en Inde. À Bengalore (Inde), l'eau en sortie de la STEP (construite par Degrémont) arrose les parcs publics. À Berlin (Allemagne), KompetenzZentrum Wasser Berlin (KWB) a mis au point une technique de rechargement des nappes souterraines avec les eaux de sortie de STEP. Récemment, Barcelone (Espagne) a suivi la même approche en rechargeant les nappes avec les eaux de STEP. En France, c'est pour l'instant interdit, mais les choses pourraient bien bouger rapidement.

Dans sa communication en Conseil des Ministres du 26 octobre 2005 sur le plan de gestion de la rareté de l'eau, le Ministère de l'Écologie et du Développement durable met l'accent sur les besoins d'une gestion économe de l'eau et un partage entre les différents usages. Il insiste sur le besoin de « valoriser la réutilisation des eaux usées des communes dans les labels développement durable ou environnements existant ». Et, dans l'axe 3, la communication insiste sur une meilleure valorisation de l'eau par un développement de la récupération et l'utilisation des eaux de pluies pour certains usages (arrosage, nettoyage des sols...). Elle souligne aussi le besoin de développer la réutilisation des eaux traitées.

Un point de vue partagé par de nombreux professionnels tel Pierre Sachoux d'Abiotec, pour qui « Contrairement au pétrole dont le stock planétaire diminue au fur et à mesure de sa combustion, la masse d'eau présente sur Terre reste constante, une eau usée restant dans le cycle de l'eau. On ne peut donc parler réellement de pénurie d'eau, mais de manque d'eau "propre". L'homme étant de plus en plus pressé, il ne peut attendre que la Nature épure l'eau. Pour gagner du temps, deux solutions : aller chercher l'eau propre plus loin ou plus profondément, ou bien la traiter sur place, ce qui est économiquement plus avantageux. La désinfection UV permet de ramener la charge microbiologique à des valeurs similaires à celles du milieu naturel ».

Des actions concrètes devraient être annoncées d'ici le printemps 2006.

[Publicité : OZONIA]

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