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L’eau en questions-réponses

4-L’épuration de l’eau

Comment se fait l’épuration dans la nature (l’autoépuration) ?

Tous les polluants sont un jour ou l’autre entraînés par l’eau. Ils se retrouvent dans les eaux superficielles, ils sont retenus dans le sol ou encore ils sont piégés dans les eaux souterraines. La majeure partie est dégradée rapidement. Un certain nombre de produits toxiques et de micro-organismes pathogènes persistent cependant longtemps dans l’eau ou le sol.
La décomposition de la matière organique s’accompagne d’une forte consommation d’oxygène, au point qu’un excès de matière organique peut provoquer l’asphyxie des rivières. A contrario les nitrates sont éliminés par des bactéries qui se développent en absence d’oxygène (ex : dans la vase).
La durée de vie dans la nature se compte en mois pour les virus, les kystes de protozoaires, les œufs des vers parasites et certaines bactéries (ex : choléra, typhoïde). En revanche, les coliformes, qui sont les bactéries les plus abondantes de l’intestin, ne survivent que quelques semaines.
La plupart des micropolluants sont détruits par des microbes ou des champignons présents dans le sol et par les plantes. Les métaux lourds sont des atomes, ils ne peuvent donc pas être détruits. Par contre, certains microbes les rendent solubles (lixiviation) alors que d’autres les fixent dans le sol. Certains micropolluants organiques persistent très longtemps dans la nature. Les plus solubles s’accumulent dans les nappes d’eaux souterraines (ex : pesticides) et les autres sont fixés dans le sol ou la vase (ex : les polychlorobiphényles – PCB).

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Quelles sont les limites techniques et économiques de l’autoépuration ?

L’autoépuration est un processus lent dont les possibilités sont limitées par la rareté des biotopes ayant de fortes capacités d’autoépuration. Il s’agit en effet d’habitats semi-naturels (ex : zones humides, haies) ou de sols riches en matière organique. Leur surface a considérablement diminué depuis la fin des années 1950 et cette tendance ne s’inverse pas : la moitié des zones humides ont disparu au cours des 30 dernières années, les jachères sont remplacées par des cultures pour les biocarburants et on observe un appauvrissement des sols dans les régions de grandes cultures.
L’autoépuration dépend aussi de facteurs qui échappent à l’homme. Le froid ou la sécheresse diminuent les capacités d’autoépuration. La fixation des micropolluants dépend des propriétés physicochimiques des sols (ex : des micropolluants fixés dans une terre basique seront entraînés par l’eau si le sol s’acidifie).
Des techniques physicochimiques ou biologiques permettent d’augmenter ponctuellement l’efficacité de l’épuration. Mais les interventions sont coûteuses et ne sont envisageables que pour des opérations ponctuelles sur des sites fortement pollués (ex : oxydation in situ des solvants chlorés dans les eaux souterraines, dégradation biologique des résidus pétroliers après une marée noire).

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Quel est le rôle des stations d’épuration des villes ?

Les stations d’épuration traitent les eaux fortement polluées des zones urbaines et de l’industrie. Elles concentrent la majeure partie des polluants dans des boues et rejettent l’eau épurée dans les cours d’eau. Les boues peuvent être brûlées ou épandues dans les champs. Dans le second cas, les effets sur l’environnement dépendent des capacités d’autoépuration des sols.

Le principal objectif est de réduire le plus possible les matières en suspension et les matières organiques pour ne pas asphyxier le cours d’eau dans lequel va être déversée l’eau épurée. L’eau est généralement dépolluée à 90 % (le chiffre varie entre 70 % et 95 % selon la technique et la taille de l’installation).

Les stations d’épuration fonctionnent sur le même principe et avec les mêmes micro-organismes que l’autoépuration. Toutefois l’épuration est beaucoup plus rapide que dans la nature car les micro-organismes sont fortement oxygénés (ce sont les boues activées). L’élimination des nitrates et du phosphore est obtenue en supprimant périodiquement l’aération.

-1) Tête de station : élimination des déchets solides les plus gros et des graisses. -2) Décantation primaire : élimination des matières en suspension. -3) Aération : traitement biologique par boues activées. -4) Clarification : extraction et recyclage des boues et rejet de l’eau épurée. -5) Traitement des boues : élimination des boues en surplus produites à l’étape 4 (Schéma de principe de la station d’épuration de Gron. CARENE – Saint-Nazaire Agglomération.).

Le processus d’épuration entraîne une prolifération massive des micro-organismes qui contribuent à former les boues d’épuration, un nouveau déchet qu’il faut à son tour éliminer. Les boues sont très riches en matière organique (50 à 70 % de la matière sèche). Leur composition exacte varie en fonction de l’origine des eaux usées, de la période de l’année et du type de station d’épuration.

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Quelles sont les limites techniques et économiques des stations d’épuration ?

La moitié des micropolluants est dégradée par les micro-organismes des boues activées ou est adsorbée sur la boue. Le reste se retrouve pratiquement à la même concentration à la sortie de la station d’épuration. La dépollution est inefficace pour 15 % des substances visées par la directive de 2008, pour 30 % des micropolluants organiques et pour 90 % des substances pharmaceutiques qui sont présentes dans les eaux usées.
La qualité de l’eau à la sortie des stations d’épuration peut être améliorée en procédant à des purifications supplémentaires (ex : désinfection à l’ozone, ultrafiltration). Mais ce sont des techniques coûteuses qui doublent ou triplent la consommation d’énergie. Par exemple, l’élimination des agents infectieux coûte 30 euros de plus par habitant et par an et l’obtention d’une eau potable 60 euros de plus (l’assainissement des eaux usées coûte environ 50 euros par personne et par an). Actuellement, l’ultrafiltration est utilisée pour éviter que les rejets des stations d’épuration polluent des eaux de baignades.
Les stations d’épuration consomment 20 % de l’électricité dans une ville (plus que les écoles ou les hôpitaux). On peut diminuer la consommation d’électricité en modernisant l’équipement et en produisant de l’énergie avec les boues d’épuration. Les spécialistes estiment qu’à terme, la consommation énergétique pourra être réduite de 80 à 90 %. Mais ceci nécessite de gros investissements et un personnel hautement qualifié pour optimiser en temps réel le fonctionnement de la station d’épuration. Ces améliorations ne sont envisageables que dans des stations traitant les eaux usées de plusieurs dizaines de milliers d’habitants.

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Peut-on obtenir une épuration efficace avec de petites installations ?

Difficilement. Le mode de fonctionnement des petites installations d’épuration est très proche de l’autoépuration. Il faut beaucoup de temps et de surface au sol pour obtenir une épuration efficace.
Le lagunage est une alternative à l’utilisation de boues activées lorsque l’eau est moyennement polluée (ex : mélange d’eau de pluie et d’eaux usées domestiques). Une installation desservant une centaine d’habitants occupe 25 hectares de sol imperméabilisé. Elle élimine de 60 à 70 % des nitrates et des phosphates.
L’assainissement autonome (appelé aussi assainissement non collectif) repose entièrement sur les capacités d’autoépuration du sol, la fosse septique ne servant qu’à la décantation primaire. Il nécessite une grande emprise au sol (de 200 à 300 mètres carré pour une habitation de trois chambres) et un éloignement suffisant des zones sensibles (point de captage d’eau potable, niveau de la nappe phréatique). Neuf fois sur dix, les installations sont mal conçues et mal entretenues. La loi charge les communes du contrôle de l’assainissement non collectif, mais sa mise en œuvre se heurte à de nombreuses difficultés.

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Peut-on augmenter les capacités d’autoépuration de la nature ?

Les capacités d’autoépuration dépendent fortement de l’organisation du paysage. Les habitats qui jouent le rôle le plus important sont les bandes enherbées, les chenaux enherbés, les haies, les bois et les bosquets, les prairies permanentes et les forêts alluviales. Ils permettent d’éviter la concentration des écoulements et ils facilitent la fixation, l’infiltration ou la transformation des pesticides, des matières en suspension, du phosphore et des nitrates. La création et l’entretien de ces espaces reposent principalement sur les agriculteurs mais leurs efforts dans ce domaine sont très mal rémunérés.
Dans le cas des eaux souterraines, il s’agit plus d’opérations ponctuelles que d’une augmentation générale des capacités d’autoépuration. Il est possible par exemple d’ensemencer une nappe souterraine avec des bactéries capables de dégrader le polluant qui pose le plus de problèmes. Il est possible aussi d’infiltrer ponctuellement de l’oxygène pour augmenter la vitesse de la dépollution. Mais tout ceci n’est pas envisageable à grande échelle.

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Dans quelle mesure la réglementation contre la pollution de l’eau est-elle efficace ?

La réglementation est efficace lorsque la source de pollution est ponctuelle car il est alors facile d’identifier la personne responsable.
C’est le cas notamment pour les entreprises. Elles doivent rejeter dans les égouts une eau qui a les caractéristiques des eaux usées domestiques et les volumes doivent être compatibles avec les capacités d’assainissement de l’agglomération. Elles exécutent en interne les traitements nécessaires à l’obtention de ce résultat (ex : dégraissage pour les cuisines, déshuilage pour les garages). Les entreprises doivent demander une autorisation de raccordement au réseau d’assainissement et payer une redevance. Elles risquent une amende en cas de pollution accidentelle.
Les hôpitaux sont soumis à la même réglementation que n’importe quelle autre entreprise (notamment pour les produits radioactifs et le développement des films argentiques). Il n’y a pas de réglementation spécifique pour les résidus médicamenteux et ils sont rejetés dans le réseau d’assainissement général. Pourtant une élimination des résidus médicamenteux à la sortie des hôpitaux est possible et elle serait particulièrement efficace car leur concentration y est de cent à mille fois plus forte que dans les eaux usées domestiques.

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Protège-t-on les zones de captages de l’eau destinée à la consommation humaine ?

Peu et mal. Le législateur avait prévu dès 1964 la protection des captages pour produire de l’eau destinée à la consommation humaine. Cette loi n’a pas rencontré le succès attendu : 56 % seulement des captages étaient protégés en 2009 et encore, les mesures prises ne les mettent pas à l’abri des pollutions diffuses. Ceci a conduit à la fermeture de nombreux points de captages (leur nombre a diminué de 35,3 % en dix ans) et, malgré ces fermetures, le pourcentage de ceux qui ne peuvent pas être utilisés pour produire de l’eau destinée à la consommation humaine est passé de 3,9 % à 6,2 %.
Les raisons de ce semi-échec sont très nombreuses. En voici quelques-unes.
La protection d’un captage est une procédure longue et compliquée qui nécessite notamment des expropriations. Elle est du ressort des communes, mais beaucoup d’entre-elles n’ont pas les moyens techniques et financiers de la mener à bien.
La protection contre les pollutions diffuses requiert une approche qui couvre l’intégralité du bassin-versant alimentant le captage. Mais la création d’une zone de protection étendue n’est que facultative. Dans ces conditions, même s’ils le veulent, les élus municipaux peuvent difficilement réglementer les activités agricoles et notamment les apports d’engrais ou de pesticides.
La législation est éclatée entre le code de la santé publique et le code de l’environnement, ce qui complique le maintien d’une cohérence globale.

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Peut-on séparer protection de la santé et protection de l’environnement ?

Le rapport du Conseil d’Etat se fait l’écho des divergences entre une vision environnementale de la qualité de l’eau et une conception purement hygiéniste : si l’on veut uniquement garantir la qualité de l’eau potable, un traitement approprié de la ressource apporte la réponse adéquate sans qu’il soit pour autant nécessaire de fixer la même contrainte ou le même degré d’exigence pour le milieu.
Il est en théorie toujours possible de réduire considérablement la concentration d’un polluant dans l’eau par un traitement approprié. En plus du coût, cette solution présente un grave défaut : le risque sanitaire est élevé en cas de dysfonctionnement de l’installation de potabilisation. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il n’est pas envisageable de produire de l’eau potable en traitant l’eau sortant des stations d’épuration. Alors que c’est techniquement possible.
Il est plus facile et moins risqué de se connecter à un point de captage non pollué ou de diluer la pollution en interconnectant plusieurs captages. Ce sont d’ailleurs les solutions mises en avant en France par le ministère de la santé. Mais encore faut-il qu’il reste des ressources exploitables et c’est là le problème. Les capacités d’autoépuration sont devenues insuffisantes pour faire face à la pollution.
C’est cette dégradation générale de la qualité de l’eau en Europe qui a conduit les chefs d’Etat et de gouvernement (le Conseil) à demander en 1988 à la Commission de proposer des mesures pour restaurer la qualité de l’eau. La ligne directrice a été d’agir le plus en amont possible.

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vendredi 16 mars 2012, par Olivier Dargouge