Eau

5°) Résumés de dossiers étudiants : 

5-1) Pour que l'eau vive : le lagunage, les caractéristiques des eaux usées.

            Depuis le début de son existence, l'homme prélève dans le cycle naturel des quantités d'eau qui ne cessent d'augmenter. Heureusement, les ressources suffisantes dont dispose notre pays permettent de répondre sereinement à nos divers besoins : domestiques - agricoles - industriels

            A notre époque, il est aujourd'hui important, comme le montre l'intérêt des nouvelles législations, de maîtriser cette demande croissante en eau et de s'attaquer au problème de la pollution de l'eau dans le but de maintenir une réserve en eau propre, de bonne qualité dans son lieu d'origine: la nature.

Actuellement on distingue deux spécialités dans le traitement des eaux :

1.      l'eau destinée à notre propre consommation

2.      l'eau résiduaire : domestique et industrielle

            Face aux réglementations strictes en vigueur, les moyens déjà mis en oeuvre se développent et de nouvelles techniques de traitement des eaux polluées encore plus performantes sont en cours d'étude dans des centres de recherche.

            Il existe une méthode de traitement des eaux polluées d'origine domestique ou industrielle :

-         efficace par ses résultats: les effluents traités sont de très bonne qualité et peuvent donc être libérés dans le milieu naturel.

-         peu coûteuse : elle nécessite ni des installations ou encore des technologies nombreuses et sophistiquées, ni une main d'œuvre très qualifiée. C'est le lagunage.

            Ce procédé utilise des étendues d'eau naturelles ou artificielles, peu profondes et présentant un volume élevé par rapport au débit de l'effluent à traiter.

            Cette technique d'épuration des eaux usées est écologique et simple dans son principe. En effet, elle se base sur des mécanismes biologiques complexes; seule la matière vivante intervient dans le traitement.

            La lagune est alors un écosystème où vivent en équilibre : des bactéries qui dégradent la matière organique en présence d'O2, produit par les algues, des végétaux macrophytes et une microfaune prédatrice. Face aux moyens mis en oeuvre dans les traitements des eaux pour lutter contre la pollution, on peut constater une augmentation notable du prix de l'eau.

Selon la CEO (fiche n°12) le prix de l'eau varie de 10 à 30 F/m3 ; ici elle est à 20 F/m3.

            Le lagunage doit être utilisé après toutes les stations d'épuration existantes pour parfaire la dépollution avant le rejet dans le milieu naturel ou plutôt la mise à disposition de cet élément indispensable à la vie aux usagers en aval du point de rejet car l'eau traitée est loin d'être dépolluée.

En effet les normes de rejet sont :     et les caractéristiques des eaux usées sont :

-         MES en mg/L        30                              350

-         DBO5 en mg/L     40                               450

-         DCO en mg/L       12                              740

            Si les stations fonctionnent correctement !   Comme leur efficacité est souvent proche de 30 % on recourt à la dilution de la pollution dans le milieu naturel par lâchage d'eau non polluée c'est à dire contenant en moyenne 5 ppm d'O2 dissous.

5-2) Stop pluies acides : cas de l'aluminium.

            Le problème des pluies acides concerne de plus en plus tous les pays du monde et cause beaucoup de dommages.            Dans les années quarante, des spécialistes ont analysé la composition chimique de l'atmosphère : ils ont trouvé une forte acidité croissante.

            Cette pollution acide est produite par les fumées et les gaz issus des usines, des voitures, des foyers.

            Le charbon et le pétrole (appelés aussi des combustibles fossiles) sont la cause de la pollution. Le soufre contenu dans le combustible se combine à l'oxygène de l'air et devient du dioxyde de soufre. L'azote de l'air comburant se combine avec l'oxygène pour former des oxydes d'azote lors de ces combustions à hautes température et pression. NO2 et donc HNO3 et O3 sont également formés par oxydation photochimique (hn ) à partir du NO des gaz d'échappement et de l'oxygène de l'air.

            Ces gaz polluants déversés dans l'air avec les fumées, montent dans l'atmosphère. Ces oxydes subissent des changements et deviennent acides au contact de la vapeur d'eau.

Ensuite ils redescendent vers le sol; ils peuvent s'y trouver sous deux formes :

-         dépôts secs de gaz et particules.

-         dépôts humides d'acides sulfuriques et nitriques dilués (pluies, neige, brouillard)

            Les dépôts secs attaquent les pierres des maisons, des monuments ; endommagent les arbres et les forêts.

            Il existe des nappes de " smog " qui couvrent les villes (brouillard + poussières) qui restent nuisibles aux jeunes et aux personnes âgées mais aussi aux personnes malades des poumons et du cœur.

            L'expression " pluies acides " désigne l'acidification de l'atmosphère due à l'homme et résultant de l'augmentation des émissions d'oxydes de soufre (SO2) ainsi que d'oxydes d'azote (NOx).

            Les pluies acides, comme les dépôts secs, peuvent endommager l'environnement de diverses façons :

-         attaquent les feuilles et aiguilles des arbres ;

§         ils se déplument par le sommet, les plus hautes branches et la couronne perdent leurs feuilles, aussi la croissance des sujets les plus jeunes semble interrompue. Elle touche les conifères.

-         modification de l'équilibre chimique du sol, ce qui nuit aux récoltes car la base même du milieu vital est atteinte.

-         pollution des lacs et des eaux fluviales : des animaux aquatiques comme des plantes sont tués par cette pollution.

-         attaquent également les roches et les pierres.

Les solutions contre la pollution acide sont :

ð     purifier le charbon et les autres combustibles fossiles avant la combustion

ð     utiliser un catalyseur pour les véhicules

ð     équiper les cheminées de condenseurs et filtres.

ð     équiper les foyers de tirage inversé augmentant la température des fumées (1200 °C)

ð     utiliser les biocarburants qui sont exempts de soufre.

ð     utiliser le bois et les résidus ligneux dés lors que les gisements sont proches des besoins en énergie.

ð     réduire la consommation d'énergie par le co-voiturage, l'isolation, la co-génération.

            Un schéma d'action des pluies acides sur un arbre explique bien le phénomène. Il est disponible dans beaucoup de document.

            L'acidification des écosystèmes a des conséquences multiples dont certaines ne sont même pas envisagées, telle que le re largage de l'aluminium sous la forme Al3+ à pH £ 3. Ainsi cet ion entre dans les chaînes biologiques où il peut être bio amplifié en concentration. (voir Ž   M10 Que sais-je ? l'écotoxicologie n° 2931 p 96). L'élimination de l'aluminium dans les emballages et les ustensiles de cuisine est d'ores et déjà mis en place dans certains circuits en avant garde.

Les sociétés distributrices d'eau : (voir“ p 135, ‘ 44 & Œ ‹ p 78)

                                                                                              millions d'habitants desservis en 1980

1.      Compagnie Générale des Eaux C.G.E.                                                           15,6

a.       bureaux d'études traitement des eaux usées : OTV + Anjou Recherche

2.      Société Lyonnaise des eaux                                                                            7,6

3.      bureaux d'études traitement des eaux usées : Degrémont

4.      Société d'Aménagement Urbain S.A.U.R.                                                      3,2

5.      filiale de Bouygues

6.      Société Eau et Assainissement S.O.B.E.A.                                                     2,1

7.      Société de Distribution d'Eau Intercommunale S.D.E.I.                                  2

8.      Compagnie Générale des eaux C.E.O.                                                           3

9.      La C.I.S.E entreprise locale

10.  S.O.A.F. spécialiste du traitement des eaux usées comme son nom l'indique.

11.  Bureaux d'études : BRGM, AIF, IRH.

            Soit en 1980, 33,5 millions d'habitants desservis sur 53,3 millions d'habitants. Le reste de la population est desservi par des installations " municipales ".

         5-3) La Compagnie des Eaux et de l'Ozone.

le cheminement de l'eau - traitement des eaux usées -   traitement des boues

            Comme toutes les sociétés la CEO transmet aux abonnés une lettre à chaque saison dans laquelle sont expliqués les techniques mises en oeuvre, les conseils notamment sur les économies d'eau, les analyses des eaux, les évolutions des coûts, ... Consultez les !

fiche n° 11 été 1995

·        types de pollutions

·        fonctionement d'une usine de dépollution

·        niveau de rejet

fiche n°12      

·        le prix de l'eau varie de 10 à 30 F/m3 ;

·        ici elle est à 20 F/m3.

fiche n° 13 été 1996

·        le traitement et la valorisation des boues

fiche n° 14 hiver 1996

·        mode de gestion de l'eau

·        ...

            La CEO, compagnie de l'eau et de l'ozone, est une société privée dont le siège est à Paris. C'est Marius Paul OTTO qui a fondé la CEO, après avoir découvert le procédé de désinfection de l'eau par l'ozone en 1902.

            Les domaines d'action de la CEO sont diversifiés: ils vont de l'étude des projets à la gestion du réseau d'alimentation en eau potable et d'assainissement des eaux usées, en passant par la réalisation et l'entretien des canalisations et des usines.

            La CEO fait partie du premier groupe de distribution d'eau en France (ses principaux concurrents sont représentés par la Lyonnaise des eaux et la Compagnie Générale Des Eaux).

            Les relations entre la CEO et les mairies.(fonctionnement administratif de la CEO).

            En France, l'alimentation en eau potable des communes ainsi que l'assainissement (collecte et épuration des eaux usées) est un service public sous la responsabilité des maires. Les communes ont la possibilité d'assurer la gestion du service soit avec leur propre personnel technique, soit en faisant appel à des sociétés spécialisées comme la CEO.

LE CHEMINEMENT DE L'EAU AU SEIN DE LA CEO

            Dans la région agenaise, la CEO dispose d'une usine qui à partir de l'eau de la Garonne, crée de " l'eau potable " (l'adjectif potable qualifie un produit qui ne nuit pas à la santé des individus (hommes et animaux); L'eau potable est tributaire des normes européennes de qualité (1) qui comprennent:

·        normes physiques: température, couleur, odeur, saveur

·        normes physico-chimiques: métaux dissous, pesticides, détergents.

·        normes bactériologiques: présence de bactéries.

            Il existe au total 70 paramètres de qualité de l'eau (annexe 1), dont les plus importants (turbidité : état d'un liquide trouble, pH, résidus d'oxydants) sont contrôlés en continu par la CEO; il existe également des organismes tels que la DDASS (2), un bureau d'hygiène, chargés de contrôler et d'analyser ces paramètres;

Les différentes étapes de traitement.

1. Le pompage. L'eau qui est pompée dans la Garonne passe tout d'abord au travers de grilles qui sont chargées de retenir les matériaux de gros volume (branchages, carcasses métalliques...)

2.Floculation et décantation. Les colloïdes, particules chargées négativement, flottent et se repoussent. On ajoute un floculent (cations) pour neutraliser la charge. On assiste alors à une agglomération qui donne une grosse molécule.

            L'eau arrive ensuite dans le décanteur dans lequel les particules se déposent de par leur taille. Il reste une boue au fond du compartiment que l'on chasse vers la station d'épuration en vue d'un traitement.

3.Filtration sur sable. Les particules qui n'ont pas été piégées dans le décanteur sont retenues sur un filtre à sable (couche de sable d'un mètre d'épaisseur). A ce stade du traitement, l'eau est physiquement et chimiquement potable, car les éléments métalliques ont précipité. Cependant, elle doit subir une stérilisation pour éliminer les bactéries.

4.Stérilisation par l'ozone.    L'eau est mise en contact avec l'ozone qui est un puissant bactéricide. L'inconvénient de l'ozone est son instabilité: l'ozone se transforme en oxygène; il doit donc être fabriqué sur place, ce qui implique un appareillage important.

5.La filtration sur charbon actif.      Le charbon piège les pesticides, les éventuelles substances radioactives ainsi que les molécules organiques résiduelles.

6. La distribution.      Il suffit d'ajouter un peu de chlore pour protéger les qualités de l'eau, avant qu'elle ne soit distribuée. Cette opération fonctionne comme une vaccination ; le Cl2 dissout " nettoie " les canalisations et disparaît en majeure partie avant la consommation de l'eau.

LE TRAITEMENT DES EAUX USEES.

            L'eau s'use quand on s'en sert, si elle n'est pas traitée avant de rejoindre le milieu naturel, elle peut causer à celui-ci des dommages irréparables. La dépollution des eaux usées constitue donc un défi majeur, d'autant qu'aujourd'hui en France, à peine la moitié de la pollution générée est éliminée avant rejet dans le milieu naturel.

Le circuit des eaux usées.

1.Relevage. si les effluents arrivent plus bas que l'usine de dépollution les eaux usées sont relevées par pompage

2.Dégrillage: il permet l'extraction de gravier, sable et particules minérales sous l'effet de sédimentation.

3.Dessablage : les particules de densité supérieure à 1 sédimentent dans des zones de faible turbulence (décanteur primaire) et sont évacuées par raclage ou par soutirage en fond de cône. Elles sont évacuées pour un épandage " agricole ou forestier ".

4.Déshuilage/dégraissage : l'insufflation d'air par le fond de la cuve permet la remontée en surface des huiles, des graisses et de toutes les particules de densité inférieure à 1. Elles sont récupérées pour être ensuite dégradées dans un réacteur biologique spécifique.

5.Décantation: les plus grosses particules sédimentent au fond du décanteur; elles forment les boues primaires qui vont être envoyées vers une unité de traitement spécifique, puis l'eau ainsi obtenue est renvoyée à son milieu naturel qu'est la Garonne.

LE TRAITEMENT DES BOUES

            Les boues obtenues lors des étapes précédentes (lors de la décantation) sont dirigées vers l'épaississeur où elles sont concentrées avant de subir une méthanisation (voir le polycop 2) dans le digesteur (grande cuve).

            La méthanisation est en fait la transformation de matières organiques en diverses substances chimiques sous l'action de plusieurs espèces de bactéries, avec production de CO2 et CH4 (méthane) . La production de méthane laisse toujours un résidu qui peut être utilisé comme fertilisant (avec ou sans compostage préalable).

            Il est à noter que la CEO dispose également d'une unité de traitement de l'air. L'air, qui intervient à plusieurs reprises lors du traitement physique des eaux (déshuilage) et des boues (déshydratation) est de ce fait pollué ; c'est pourquoi il doit être traité avant d'être libéré dans l'atmosphère.

            CONCLUSION

            La CEO peut être classée comme une industrie de pointe car elle utilise des techniques sophistiquées qui, d'une part assurent à sa clientèle une eau de grande qualité et qui d'autre part, permettent le respect de l'environnement en réalisant une décontamination à tous les niveaux.

Ce résumé est complété par la visite de l'usine de potabilisation de l'eau de la Capellette

(1) voir le polycopié sur l'eau

(2) DDASS : Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales

Les 6 agences de bassins : (voir’ p 1124 et ƒ p25)

1.      Agence de bassin " Artois-Picardie ",              764, boulevard La Hure 59508 Douai.

2.      Agence de bassin " Seine-Normandie ",                       10-12 rue du Capitaine Ménard 75732 Paris Cedex 15

3.      Agence de bassin " Rhin-Meuse ",                               Le longeau, BP 36 57160 Moulin-les-Metz

4.      Agence de bassin " Loire-Bretagne ",                          avenue Buffon 45018 Orléans Cedex

5.      Agence de bassin " Adour-Garonne ",                     4 rue Férétra    31078 Toulouse Cedex

6.      Agence de bassin " Rhône-Méditerranée-Corse ",       31 rue Jules Guesde 69310 Pierre-Bénite

            C'est l'une des spécificités (particularisme) françaises en matière de gestion de l'eau. Elles sont chargées d'assister, de conseiller techniquement, d'aider financièrement tous les ouvrages améliorant l'état de l'eau. Elles fixent et perçoivent également le montant des redevances et des taxes payées par les habitants et les industries.

            La nouvelle loi sur l'eau du 3 janvier 1992 relance les travaux d'assainissement des communes, accélère la réduction des principaux foyers de pollution dans l'industrie ( pâte à papier, agroalimentaire, toxique, ...) et accompagne une nouvelle : le traitement des pollutions liées aux activités agricoles.

Selon la lettre LAMY ENVIRONNEMENT n°88 : l'arrêté du 28 octobre1975 sur les redevances pollution versées aux Agences de l'eau, a été refondu par l'arrêté du 23/12/96. Arr.min. Env. 2/12/97 JO du 20/12 p 18493. voir aussi les lettres 89 - 86 - 83

Missions :

            ð Favoriser les technologies de la non pollution.

            ð Payer ou ne plus polluer.

            ð Faire passer le taux de dépollution des eaux domestiques de 35 % à 60 %

                        alors qu'en Allemagne de l'ouest il est de 70 %.

            ð Réduire l'eutrophisation des cours d'eau :       

                        ð Piégeage des phosphates et de l'azote dans les stations d'épuration.

                        ð Réduction des rejets azotés et phosphorés des IAA.

                        ð Respect par les agriculteurs

                                   ð Des grands principes de l'agriculture raisonnée

                                               À défaut d'agriculture biologique

                                   ð Des techniques culturales limitant l'érosion des sols + le ruissellement des engrais

                                   ð Du stockage des lisiers plus performants.

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