Eaux usées

Les eaux usées, aussi appelées eaux polluées (voir pollution de l'eau) sont constituées de toutes les eaux de nature à contaminer les milieux dans lesquelles elles sont déversées.

Ces eaux sont généralement formées du sous-produit d'une utilisation humaine, soit domestique, soit industrielle, d'où l’usage du terme d’"eaux usées".

Les eaux usées sont des eaux altérées par les activités humaines à la suite d’un usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Elles sont considérées comme polluées et doivent être traitées.

Elles peuvent être parfois qualifiées d'eaux grises lorsqu’il s'agit d'eaux peu chargées en matières polluantes par exemple des eaux d'origine domestique, résultant du lavage de la vaisselle, des mains, des bains ou des douches. On parle d'eaux noires lorsqu’elles contiennent diverses substances plus polluantes ou plus difficiles à éliminer tels que des matières fécales, des produits cosmétiques, ou tout type de sous-produit industriel mélangé à l'eau.

Il peut également s'agir d'eau d'écoulement de surfaces imperméables : ainsi les eaux de ruissellement des parcs de stationnement sont considérées comme des eaux usées par la présence de divers polluants comme les hydrocarbures ou les poussières d'usure des pneumatiques.

Dans la plupart des pays et en particulier dans les milieux urbanisés, les eaux usées sont collectées et acheminées par un réseau d'égout (ou réseau d'assainissement), soit jusqu’à une station de traitement, soit jusqu’à un site autonome de traitement.

Dans le cas d'habitat collectif, l'épuration de ces substances est assurée par des stations d'épuration d'effluents d'eaux usées. Lorsqu’il est impossible de raccorder l'habitat à un tel réseau, on installe un système de fosse autonome avec tertre d'épandage. Si ces installations n'existent pas, le milieu naturel recevant ces effluents n'est pas en mesure d'assurer son autoépuration. En milieu liquide, ce sont les micro organismes qui assurent l'épuration en biodégradant la matière organique contenue dans les eaux usées. En milieu naturel à l’air libre, la matière organique s'asséche par manque d'humidité selon les conditions du milieu considéré ; pour couvrir leurs besoins, les végétaux pompent toute l'humidité environnante, les failles du sous sol laissent s'infiltrer par des veines de grosses quantité d'eaux usées. L'épuration de l'eau usée dans le sous sol s'effectue en compost par la fermentation. Travail beaucoup plus long et aléatoire : alors qu’un excès d'eau conduit à la pourriture du compost, une insuffisance l’assèche. La bactérie de biodégradation que l'on trouve en milieu liquide survit difficilement dans ce milieu fermé. De ce fait, une matière organique n'ayant pas subi de pré-traitement avant d'être envoyé dans le sous-sol risque de rapidement le colmater. En situation autonome (fosses toutes eaux), les filtres à sable (tertre d'épandage) se colmatent très souvent au bout de plusieurs années d'utilisation. C'est bien la preuve que le sol n'a pas vocation d'épurer les eaux usées domestiques.

Origine

Voici quelques provenances possibles des eaux usées. Pour certaines d’entre elles, les contaminant probables figurent entre parenthèses :

• Déchets d'origine humaine (hygiène, ménage, toilettes... Dans ce dernier cas, on parle d'eau noire)
• Fuite de fosse septique ;
• Déversement de fosse septique ;
• Évacuation d'installation de traitement d'eaux d'égout ;
• Eau de lavage (personnes, vêtements, sols, vaisselle, etc...) également connu comme eau grise ;
• Précipitations collectées par les toits ;
• Eaux souterraines infiltrées dans le réseau d'égouts ;
• Liquides manufacturés en surplus provenant de sources domestiques (boissons, huiles de cuisine, pesticides, huiles de graissage, liquides de peinture, de nettoyage, etc...) ;
• Écoulement urbain des précipitations sur les routes, les parkings, les trottoirs (contient des huiles, fèces animales, ordures, traces de carburant, résidus de caoutchouc, métaux provenant des gaz d'échappement des véhicules, etc..) ;
• Entrées d'eau de mer (sel, micro-organismes, volumes élevés) ;
• Entrée directe d'eau de rivières (micro-organismes, volumes élevés) ;
• Entrée directe de liquides synthétiques (décharge illégale de pesticides, d'huiles usagées, etc...) ;
• Drainage des routes (huile, agents de dégivrage, résidus de caoutchouc) ;
• Drainage de tempête (presque n'importe quoi, y compris voitures, chariots, arbres, bétail, etc...) ;
• Pertes industrielles ;
• Drainage industriel d'un site.

Constituants

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Les principaux constituants néfastes pour la qualité irréprochable de l'eau sont les phosphates (PO4) et les nitrates (NO3)^{[réf. nécessaire]}.

Indicateurs de qualité

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les indicateurs les plus courants sont la demande biologique en oxygène( DBO5) et la demande chimique en oxygène (DCO), ainsi que les matières en suspension (MES). Ils sont mesurés dans les eaux usées en entrée de traitement ainsi que sur les eaux après traitement. Leurs abattement nous donnent le rendement de l'épuration des eaux.

Traitement

Article détaillé : Épuration des eaux.

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Réutilisation

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L'importance des coûts d'amenée des eaux pour l'alimentation des villes, jointe à celle de leur évacuation, qui va de pair avec la raréfaction des ressources en eau, conduit un peu partout dans le monde, et pas seulement dans les zones arides ou semi-arides, à considérer la question de la réutilisation des eaux usées. Après dépollution, elles constituent "une ressource de seconde main", qui trouve principalement son utilité dans :

L'industrie

Lavage et transport industriel des matériaux

Dans beaucoup d'industries, le lavage et le transport des matériaux sont très peu exigeants en qualité de l'eau. C'est pourquoi les eaux usées épurées sont utilisées pour^[1] :

• Le lavage des matières premières (charbon, gravier, etc.) et leur transport (craie par exemple) ;
• Le transport des déchets (cendres d'une centrale thermique) ;
• Le lavage d'entretien (wagon, sols, bouteilles, etc.).

Refroidissement industriel

Nombre d’industries procèdent à des opérations de refroidissement consommant une importante quantité d’eau^[2] :

• centrales électriques ;
• réacteurs nucléaires ;
• pétrochimie ;
• chimie ;
• industrie du caoutchouc ;
• industrie automobile.

L'irrigation

Dans le cas de l'irrigation, les eaux usées sont utilisées soit brutes, soit après traitement biologique (boues activées ou lagunage le plus souvent). Leur intérêt réside dans le fait que :

• Les eaux brutes contiennent des nutriments. Ils accroissent notablement les rendements agricoles et réduisent le recours aux engrais artificiels coûteux ;
• Les autres sources d'eau utilisable en irrigation se raréfient en raison de leur potabilité tant recherchée.

Les utilisations municipales

Elles peuvent couvrir une assez large gamme d'utilisations, qui ne requiert pas d'eau de qualité potable, comme par exemple (VALIRON, 1983) :

• L'arrosage des parcs et jardins publics ;
• Le lavage des rues ;
• La lutte contre les incendies ;
• Le nettoyage des engins de collecte des ordures ménagères.

Récupération de la chaleur des eaux usées

Une idée qui fait doucement son chemin, récupérer les calories des effluents, via l'installation d'échangeurs de chaleur dans les canalisations d'égouts reliés à des pompes à chaleur. Le procédé ouvre de nouvelles perspectives aux collectivités locales désireuses d'améliorer leur bilan énergétique. Chauffer ses espaces via des pompes à chaleurs nécessite une source de calories, en général via le sol, par la géothermie, ou l'air extérieur, grâce à l'aérothermie. Mais un autre gisement demeure largement inexploité : les eaux usées. Les trois quarts de la chaleur des effluents domestiques (salles de bains, lessives, cuisine, vaisselles, etc.) sont en effet rejetés à l'égout, en pure perte. La température du réseau oscille ainsi entre 13 et 20°C, selon les saisons, avec une relative stabilité en raison de l'inertie thermique du milieu. Des caractéristiques idéales pour approvisionner une pompe à chaleur, via un échangeur de chaleur posé dans le collecteur. Le procédé se rencontre surtout en Allemagne, Suisse, et aux États-Unis, où 20 installations sont en activité. Son développement est spectaculaire: 33 projets se construisent actuellement dans le monde et 100 autres entrent en phase d'étude.

Comment avec un déchet, faire un produit ?

Le système consiste à installer un échangeur de chaleur intégré dans la canalisation, ou posé dans celle préexistante. Des conduits envoient le fluide réchauffé vers les PAC, où le fluide est porté à 50-70°C, pour être redistribué dans les bâtiments. Dès la première année, les économies d'énergie se situent entre 20-30 % et parfois 50 % du poste énergie global annuel. Les émissions de gaz à effets de serre diminuent de 60 %. L'avantage est triple : réduction du poste énergétique ; bénéfice environnemental et moindre exposition aux fluctuations du prix du gaz. Le système s'annonce avant tout avantageux pour la fourniture de chaleur dans les régions aux hivers froids, à l'exemple du Nord Est de la France. Ses performances y dépassent celles de l'aérothermie. Le rafraîchissement reste néanmoins possible. Une configuration par réseau hydraulique du circuit de rafraîchissement intérieur du bâtiment s'avère alors indispensable. Comme pour les pompes à chaleur en général, le procédé ne se substitue pas à l'usage d'une chaudière mais vient en complément. Une PAC au coefficient de performance annuel de 3,5 assure 80 % de la chaleur. La chaudière assure les 20 % restants lors des pointes de consommation.

Une implantation en milieu urbain

Quant aux lieux d'implantation les plus adéquats, ils concernent les zones urbaines denses. Les besoins en chaleur y sont importants et l'installation de panneaux solaires et d'éoliennes pâtit des faibles disponibilités d'espace ou des nuisances entraînées. Le procédé requiert également des débits minimums dans les canalisations. Le débit moyen journalier dans le collecteur doit atteindre les 8 litres/seconde, soit les effluents d'une zone couvrant 8 à 12 000 personnes. Une implantation dans des agglomérations de 20 à 30 000 habitants peut être envisageable, mais de préférence en aval d'un point d'assainissement. Les usages les plus adaptés renvoient à ceux des PAC en général. Les gammes de puissances minimums sont de 150 kW pour le chauffage et l'eau chaude, soit l'équivalent d'une cinquantaine d'appartements. Cela concerne des besoins constants et collectifs : logements, hôpitaux, piscines, maisons de retraite, etc.

Références

1. ↑ VALIRON, 1983
2. ↑ VALIRON

Bibliographie

• BRIGAND Sylvain, LESIEUR Vincent, (2008). Assainissement non collectif, Editions Le Moniteur.
• Bourgeois-Gavardin, J, Les Boues de Paris sous l'Ancien Régime. Contribution à l'histoire du nettoiement urbain au XVII^e et XVIII^e siècles, 2 volumes. Paris : EHESS, 1985.
• CABRIT-LECLERC Sandrine, (2008). Fosse septique, roseaux, bambous, traiter écologiquement ses eaux usées ?, Editions Terre Vivante.
• Chatzis, K, La Pluie, le métro et l’ingénieur : contribution à l’histoire de l’assainissement et des transports urbains, Paris : L’Harmattan, 2000.
• Dupavillon, C, Paris côté Seine, Paris : Éditions du Seuil, 2001.
• Dupuy, G. Knaebel, G, Assainir la ville hier et aujourd’hui, Paris, Dunod : 1982.
• Goubert, J.-P, La Conquête de l'eau, Paris : Robert LAFFONT, 1986.
• Guillerme, A, Les Temps de l’eau. La cité, l’eau et les techniques, Seyssel : Champ Vallon, 1983.
• “L’assainissement des eaux usées”. Brochure C.I. eau. , (août 1999).
• “L’assainissement des grandes villes”. Données 1997. Réseau national des Données sur l’Eau (RNDAE), (1998).
• Laroulandie, F, Les égouts de Paris au XIX^e siècle. L’enfer vaincu et l’utopie dépassée, Cahiers de Fontenay. N°69-70, mars 1993. P. 107-140.
• “La réglementation des eaux usées”. Plaquette C.I. eau, (octobre 1999). Publications des Agences de l’eau : Collection des études inter-agences. Plus de 70 titres parus. Consulter : http://www.eaufrance.tm.fr
• “Questions d’assainissement. Le maire et les eaux usées”. Uni éditions. 96 p., (1996).
• Anne Rivière, (2005). Gestion écologique de l’eau : toilettes sèches et épuration des eaux des eaux de lavage par les bassins-filtres à plantes aquatiques, Volume 1, Association Eau Vivante.
• Isabelle Roussel et Valérie Rozec, « De l'hygiènisme à la qualité de vie : l'enjeu de la gestion des plaintes environnementales urbaines », Géocarrefour, vol. 78/3, 2003, [En ligne], mis en ligne le 12 mars 2008. URL : http://geocarrefour.revues.org/index2091.html.
• Scherrer, F, L’Égout, patrimoine urbain. L’évolution dans la longue durée du réseau d’assainissement de Lyon. Thèse de doctorat d’urbanisme, Créteil : Université de Paris XII – Val de Marne, 1992.

Voir aussi

• fosse septique
• Drainage industriel
• Eaux-vannes
• Eaux pluviales
• Traitement des eaux usées
• Boues d'épuration
• Assainissement