Peut-on encore ignorer que la pollution véhiculée par les eaux de ruissellement, dans les rejets urbains, par temps de pluie, représente la moitié de la pollution déversée dans le milieu naturel et qu’elle provoque, à chaque orage, des effets de choc, spécialement en période d’étiage... Ces événements médiatisés ne présentent que la partie émergée de l’iceberg que constitue cette pollution insidieuse, déversée à chaque pluie. Il est donc urgent d’avoir les idées claires (à défaut de rivière propre).
Chaque orage estival met en évidence l’insuffisance des moyens mis en œuvre dans la lutte contre la pollution provoquée par les eaux de ruissellement, cause de désastres écologiques et d'inondations.
Avec l’urbanisation croissante, chaque mètre carré de surface imperméable aggrave la situation déjà difficile de tous les réseaux urbains d’assainissement.
Les rejets urbains par temps de pluie (que l’on désigne par RUP) constituent des eaux en excès du débit de temps sec qui (à partir d’un certain volume) ne sont pas traitées par les stations d’épuration.
Les rejets urbains par temps de pluie
En France, les stations d’épuration sont dimensionnées pour traiter 1,5 à 3 fois le débit de temps sec. On estime qu’au cours d’événements pluvieux, le débit collecté par le réseau unitaire peut atteindre 100 à 500 fois le débit du temps sec. Les déversoirs d’orage permettent d’évacuer le débit en excès que la station d’épuration ne pourrait épurer.
Si les stations d’épuration sont maintenant bien adaptées aux variations de charge liées à la modulation régulière de la pollution de temps sec, en revanche, par temps de pluie, les variations de débit et de charge deviennent totalement aléatoires : on observe alors des effets que Bachoc définit comme étant de trois types :
- effet de choc, réducteur de l’oxygène disponible,
- effet de stress, sur l’équilibre écologique du milieu récepteur,
- effet toxique, d'accumulation de boues au droit des seuils de déversement.
[Photo : Figure 1.]
La pollution déversée par an par les RUP est de l’ordre de 40 à 50 % de la pollution totale. Elle provient essentiellement :
- des eaux de ruissellement = 50 % de la pollution rejetée,
- du mélange avec les eaux usées = 15 % de la pollution rejetée,
- de l’entraînement des dépôts dans les collecteurs du réseau unitaire = 35 % de la pollution rejetée.
[Figure : Figure 2.]
[Figure : Figure 3.]
[Figure : Figure 4.]
Le schéma porté sur la figure 3 donne une répartition moyenne de la pollution entre la source et le milieu récepteur, selon les réseaux. On observe qu'une part importante (40 à 50 %) de la pollution est déversée en milieu récepteur. Il serait vain de rechercher une plus grande efficacité de la lutte contre la pollution des eaux, en négligeant le traitement des RUP.
La méthodologie
Dans le cheminement des eaux de ruissellement, depuis la surface imperméabilisée vers le réseau unitaire, jusqu’au milieu récepteur, nous avons défini quatre sites où nous pouvons intervenir pour réduire la pollution (A B C D, figure 4) :
- A. Épuration à la source et rejet direct.
- B. Épuration et rejet différé par l'intermédiaire d’ouvrages dits « compensatoires ».
- C. Concentration de pollution en réseau unitaire dans les séparateurs-déversoirs.
- D. Épuration complémentaire liée aux exigences de qualité du milieu récepteur.
Cette méthodologie concerne aussi bien les bassins versants des grandes métropoles que ceux des petites agglomérations.
Il faut pour la mettre en œuvre :
- — acquérir une connaissance suffisante des caractéristiques de ces rejets et de la pollution véhiculée ; les travaux récents des chercheurs français, présentés lors du dernier congrès de l’IRH à Paris, les 17 et 18 mars 1993, nous apportent de précieuses indications à ce sujet. On retiendra essentiellement :
- • que la pollution est principalement fixée sur les solides (tableau I), même celle qui concerne les hydrocarbures (Chebbo G. 1992) ;
- • que la décantation permet d’obtenir des abattements de pollution (tableau II) qualifiés bons à excellents (Chebbo G. 1992) ;
- — déterminer des nouveaux indicateurs de pollution, permettant de qualifier et de quantifier les flux en temps réel, pour commander et contrôler l'épuration. Les indicateurs analytiques de mesure de la pollution (MES, DCO, DBO5, etc.) nécessitent des délais d’information incompatibles avec le fonctionnement d’installations fonctionnant en système aléatoire. Nous participons à un programme de recherche qui devrait permettre d’aboutir à des indicateurs à mesure instantanée. On pourra alors régler les dispositifs d’épuration en fonction des caractéristiques instantanées de pollution ;
- — réaliser des matériels simples et efficaces qui puissent s’adapter aux variations de charge, tels que ceux qui sont définis ci-après.
Les nouveaux matériels
Ces matériels ont été mis au point en fonction des problèmes à résoudre :
Épuration à la source avant rejets directs
Pour éviter les rejets directs dans un réseau unitaire, il faut épurer les eaux de ruissellement à la source, à la sortie des parkings, chaussées, etc. et, en général, de toute surface imperméabilisée. Le séparateur à assiettes (figures 5 et 6) est représentatif d’une nouvelle génération de séparateurs utilisés à cet effet, dont les caractéristiques sont les suivantes :
- • efficacité, avec une cellule lamellaire à grande surface équivalente ;
- • compacité : il occupe la place d’un simple regard ;
- • simplicité d’exploitation : nettoyage par aspiration.
D’une conception résolument d’avant-garde, il est construit avec des matériaux inaltérables.
Tableau I
Pollution particulaire (c.-à-d. fixée sur les particules solides),
en % de la pollution totale (particulaire + dissoute) sur trois sites
| Sites – Paramètres de pollution |
DCO |
DBO5 |
NTK |
HC |
Pb |
Zn |
Cd |
| BEQUIGNEAUX (pluvial) |
84–89 % |
77–95 % |
57–82 % |
79–96 % |
99 % |
99 % |
99 % |
| LA MOLETTE (surverses unitaires) |
88 % |
83 % |
48 % |
99 % |
97 % |
95 % |
— |
| Collecteur 13 (unitaire) |
83–92 % |
91 % |
70–80 % |
82–99 % |
> 99 % |
— |
— |
Tableau II
Abattement de la pollution par décantation
(exprimé en % de la pollution totale)
| Paramètres de pollution |
MES |
DCO |
DBO5 |
NTK |
HC |
Pb |
Zn |
Cd |
| Abattement de la pollution |
78–93 |
69–91 |
74–91 |
44–75 |
35–87 |
69–94 |
84–86 |
84–86 |
Stockage en ouvrages dits « compensatoires »
Des matériaux nouveaux de structure enterrée permettent de créer des capacités de stockage d’eau épurée, laquelle peut être restituée à petit débit, pour être infiltrée dans le sol ou renvoyée vers le réseau unitaire.
Séparateur-déversoir de crue pour réseaux unitaires
Le déversoir doit être considéré comme un ouvrage de concentration de la pollution, partageant le flux amont en deux parties :
- un débit de pollution concentrée, dirigé vers la station d’épuration,
- un débit de surverse d’eau clarifiée, s’écoulant vers le milieu récepteur.
Dans le cadre d’une approche globale, il convient de mettre en application les observations recueillies sur différents déversoirs existants.
Les technologies à mettre en œuvre à cet effet concernent l’utilisation des éléments suivants :
- un seuil mobile, à réglage automatique de hauteur, pour utiliser au mieux la capacité du réseau, en évitant les déversements par petite pluie ;
- une longueur de seuil calculée en fonction du débit de surverse, évitant l’entraînement des matières en suspension en phase de séparation ;
- un régulateur renvoyant le débit vers la station d’épuration, en assurant des conditions hydrauliques stables, sans à-coups ;
- un équipement de faible turbulence, améliorant la coagulation et l’auto-floculation des matières en suspension.
On peut aussi y associer des fonctions d’exploitation de réseaux avec dispositif de nettoyage intégré, ouverture de chasse pour le nettoyage des réseaux aval, piège à graviers et un matériel de contrôle des flux de pollution.
Chacun de ces éléments technologiques doit être étudié en fonction des caractéristiques locales de l’ouvrage, à partir de données techniques.
[Photo : Fig. 5 : Séparateur à assiettes en cours de montage.]
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