Introduction.
Les stations dépuration pour le traitement des eaux
usées génèrent des sous produits
inévitables :
Les
boues.
En France, le plus souvent, les boues sont épandues
sur les terres agricoles. Cela permet à la fois de tirer
profit de leurs propriétés fertilisantes pour les
cultures et de bénéficier des capacités
naturelles de digestion du sol pour les recycler.
Cette pratique, pendant de nombreuses années, na pas
été remise en cause. Aujourdhui, une conjonction
particulière dévénements survenus dans les
secteurs agricole et agroalimentaire tend à développer
un débat public sur lintérêt de promouvoir
ou, au contraire, de restreindre lutilisation agricole des
boues dépuration.
Les boues sont principalement constituées de particules
solides non retenues par les pré-traitements en amont
de la station dépuration, des matières organiques
non dégradées, des matières minérales et
des micro-organismes (bactéries dégradatives pour
lessentiel).
En fait, la qualité des eaux usées détermine
directement la qualité des boues dépuration
produites, notamment leur teneur en
éléments-traces.
Aussi une police des réseaux efficace est-elle de la plus
haute importance pour prévenir les rejets de substances
chimiques contaminantes dans les égouts, si la
municipalité fait le choix dune filière de
recyclage agricole pour ses boues dépuration.
Les boues se présentent sous forme dune «soupe épaisse» qui subit ensuite des traitements visant en particulier à réduire leur teneur en eau.
(avec une variation de 10 à 25 kg/hab./an).
Nota :
Encore faut-il quelles répondent à une
qualité et à des règles précises,
détaillées dans ce dossier
(voir chapitre valorisation).
Les autres sous-produits de lassainissement sont
éliminés dans le circuit des déchets
municipaux.
Les produits minéraux de curage et de dessablage peuvent
être valorisés en remblais, sous réserve
dun nettoyage-calibrage.
Les déchets graisseux sont incinérables ou
biodégradables (pas toujours !).
Origine des boues.
Selon le type de traitement des eaux usées, une station
dépuration peut produire, à lorigine, trois
grandes catégories de boues :
Pour maintenir lactivité biologique de la station
à un bon niveau, une partie de la masse des bactéries
ou biomasse en excès doit être
prélevée soutirée régulièrement,
entretenant ainsi la dynamique de reproduction
bactérienne.
Caractérisation.
Pour connaître le comportement d'une boue avec tel ou tel type
de traitement, une caractérisation poussée doit avoir
lieu. Pour cela, les paramètres qui doivent être pris en
compte sont :
Production de boues
dépuration.
Perspectives dévolution :
Fin 2000, la France produisait 850 000 tonnes de matières
sèches (t MS) de boues dépuration municipales,
soit environ 9 millions de tonnes brutes (tous types de boues
confondus).
Ces chiffres souffrent dune certaine imprécision,
liée aux imperfections du système statistique national,
mais constituent des ordres de grandeur généralement
acceptés.
Les projections dévolution de la production de boues
dépuration sont directement fonction des progrès
du système national dassainissement des eaux
usées (collecte et traitement).
Dans le rapport présenté à la Commission
Européenne, en application de la Directive Eaux usées
de 1991, la France a annoncé, sur la période 1992 -
2005, une augmentation de 26 % de la capacité des
systèmes de collecte, et de 72 % de la capacité des
stations dépuration, ce qui constitue un effort
dinvestissement particulièrement important de la part
des collectivités.
Concrètement, si le taux de dépollution (part de la
pollution traitée sur la pollution émise) passe de 49 %
actuellement, à 65 % à lhorizon 2005 (objectif
fixé par les pouvoirs publics), la production de boues
dépuration pourrait atteindre, à cette date, 1
100 000 t MS, soit une augmentation de 30 %.
Epandage.
En simplifiant les choses, cinq grands types de boues
pourraient être recyclés en agriculture.
Le classement se réfère à leur état
physique ou à leur mode de stabilisation :
Les coûts élevés en investissement,
énergie et maintenance, sont compétitifs si les
tonnages traités sont eux-mêmes importants.
Certains procédés particuliers peuvent donner des
boues solides non chaulées (filtre-presse,
conditionnement thermique).
Ils concernent des stations peu nombreuses mais de grande
taille (15 % de la production nationale MS).
Pour lagriculteur, lépandage sur les terres
cultivées a toujours été le meilleur moyen de
tirer parti des déjections animales (fumier, lisier
)
pour améliorer la production de ses cultures.
Très tôt, on sest aperçu que les eaux
usées des villes et villages pouvaient apporter une
bonification des productions agricoles grâce
à leau et aux éléments fertilisants
quelles contenaient.
Tout naturellement, lors de lapparition des stations
dépuration, les boues qui en résultaient ont donc
été épandues sur les terres
agricoles
Les boues dépuration sont composées
essentiellement deau, de matière organique et de
matières minérales.
Leffet de ces composants est très
différent selon le milieu qui les reçoit :
En effet, les micro-organismes qui abondent dans le sol se
nourrissent des matières organiques apportées par les
boues.
De ce fait, ils en transforment progressivement une partie en
éléments minéraux disponibles pour les
plantes.
Une autre partie, plus ou moins importante selon le type de boues,
est incorporée au sol et contribue à lentretien
dune structure favorable au développement des
racines.
Lépandage agricole des boues
dépuration est donc doublement utile :
Lépandage agricole sinscrit donc dans la logique
du recyclage dans le milieu naturel et de léconomie des
ressources non renouvelables.
En apportant des éléments fertilisants aux cultures,
les boues réduisent lutilisation dengrais
minéraux :
elles diminuent dautant les prélèvements miniers
(phosphore et potasse notamment) ou la consommation
dénergie nécessaire à la fabrication des
engrais (azote).
Par ailleurs, la nature grandement organique de lazote
apporté par les boues, entraîne sa mise à
disposition progressive pour les plantes, par minéralisation,
phénomène sous la dépendance des conditions
pédo-climatiques locales.
Enfin, lépandage agricole évite le recours
à des solutions uniquement éliminatrices
(incinération, mise en décharge) qui, selon un audit
comparatif de filière réalisé en 1999 par le
cabinet Arthur ANDERSEN
pour les Agences de lEau, présentent des impacts sur
lenvironnement plus défavorables que ceux de
lépandage.
Toutefois, le recyclage agricole ne dispense pas de disposer de ces
filières alternatives délimination en cas de
non-conformité temporaire des boues à
lépandage.
A partir des années soixante-dix et tout au long des
décennies suivantes, les préconisations
dépandage se sont sans cesse perfectionnées et
précisées.
Désormais, les procedures à respecter sont
définies par une législation spécifique dont la
rigueur sest encore renforcée depuis 1997.
Aujourdhui lépandage ne devrait être
pratiqué quaprès avoir mis en place une
planification globale, des outils danalyse et de
prévision, des moyens de contrôle du respect des bonnes
pratiques et des résultats agronomiques.
Dans le cadre de la rédaction du programme prévisionnel
dépandage (ou plan dépandage)
imposé par la réglementation, les quantités de
boues à épandre sont calculées :
Il doit aussi respecter des délais entre plusieurs
épandages successifs sur la même parcelle, des
interdictions en fonction de la saison, des conditions
météorologiques, des cultures pratiquées,
etc.
Evidemment, des efforts doivent être poursuivis pour
améliorer la qualité des boues d'épuration en
terme de teneurs en polluants.
Il convient de donner la priorité aux actions visant à
retenir les substances nuisibles à la source.
Il serait nécessaire, par ailleurs, de développer en
parallèle des stratégies pour lutter contre les
pollutions d'origine diffuse telles les ménages, le transport
et les dépositions atmosphériques.
A noter que selon la taille de la station dépuration qui
lui fournit les boues, lagriculteur pourra pratiquer lui
même lépandage avec son matériel propre
(une tonne à lisier par exemple) ou bien
bénéficier du rendu racine : dans ce cas le
producteur des boues réalisera lui même
lépandage ou le fera réaliser par un entrepreneur
spécialisé, équipé de matériels
spécifiques.
Notes sur la "fertilisation
raisonnée" :
La "fertilisation raisonnée", cest
connaître les potentialités du sol et du climat, et
adapter les apports en fertilisants selon les besoins des plantes, le
rendement réaliste escompté, et les fournitures du sol
en nutriments (richesse de la terre et arrière-effet des
fumures des années précédentes).
Dans ce cadre, un apport raisonné de boues repose sur :
Si nécessaire, un complément de fertilisation peut être prescrit.
Textes législatifs et
réglementaires.
Cadre général.
La loi sur leau de 1992 a eu pour objectif de
protéger la qualité de la ressource en eau, en tant que
milieu et écosystèmes associés ainsi quen
terme dusages possibles (eau potable,
).
Lépandage en général, et celui des boues
dépuration en particulier, faisant partie des
activités répertoriées comme susceptibles de
dégrader la qualité des eaux, sont bien entendu
concernés par cette loi.
Mais la loi sur leau sapplique aussi en amont de
lépandage car elle détermine les contraintes de
lassainissement.
La loi sur les installations classées pour la protection de
lenvironnement ne sapplique quaux boues
industrielles issues dinstallations classées. Sauf en
cas de raccordement industriel dominant, cette loi ne concerne pas
les stations dépuration municipales qui ne sont pas des
installations classées.
Le statut juridique des boues dépuration :
Le statut des boues dépuration municipales est
défini principalement par le décret 97-1133 du 8
décembre 1997 relatif à lépandage des
boues issues du traitement des eaux usées (voir plus
loin).
Selon ce décret, elles constituent un déchet au sens de
la loi du 15 juillet 1975 sur les déchets.
Toutefois, le même décret précise quelles
ne peuvent être épandues sur les terres agricoles que si
elles présentent un intérêt pour
lalimentation des cultures. A ce titre, les boues constituent
également une matière fertilisante au sens de la loi
79-595 du 13 juillet 1979, mais sans que cela confère un
nouveau statut aux boues dépuration :
celles-ci restent bien des déchets. Seule lhomologation,
ou la conformité à une future norme matières
fertilisantes (non existante actuellement), peut faire perdre le
statut de déchet à la boue ainsi
transformée.
Principaux textes de loi :
- Directive
CEE n° 86/278 du 12 juin 1986, relative à la
protection de l'environnement, et notamment des sols, lors de
l'utilisation des boues d'épuration en agriculture.
- Décret
n° 97-1133 du 8 décembre 1997 relatif à
l'épandage des boues issues du traitement des eaux
usées
- Arrêté
du 8 janvier 1998, fixant les prescriptions techniques
applicables aux épandages de boues sur les sols agricoles,
pris en application du décret n° 97-1133 du 8
décembre 1997.
> Pour en savoir plus sur "Le statut de lexploitation
agricole qui pratique lépandage" : lien
(Ademe)
Valorisation.
Valorisation agronomique (autre que l'épandage
classique).
(voies distinctes de lépandage agricole direct
existants à ce jour).
- en conservant lépandage (sols non
agricoles).
Epandage sur :
Il sagit toujours dune valorisation agronomique, et
lexigence de traçabilité liée au statut
déchet des boues reste totale (étude
prélable, programmation, analyses, suivi, enregistrement).
Les exigences en terme de sécurité sont sensiblement
les mêmes que dans lépandage agricole, avec une
adaptation propre à la nature des écosystèmes
visés, leurs fonctions et usages.
Nota : pour les zones boisées, seuls des épandages
à titre dessai peuvent être pour linstant
autorisés, après adoption dun protocole
expérimental et dun protocole de suivi.
- en fabriquant des matières fertilisantes.
(au sens de produits marchands industrialisés).
Les boues peuvent servir de matière première pour :
Cest une voie développée, ou en cours de
développement, dans plusieurs pays.
Le contrôle de la qualité des boues doit y être
encore plus rigoureux que dans le cas de
lépandage, car la traçabilité sur le
devenir des produits, et les contraintes spécifiques sur leurs
usages sont nécessairement moindres.
Bien quil sagisse dune solution davenir
séduisante - notamment pour les grandes stations
d'épuration - des règles spécifiques et des
exemples concrets de réussite manquent encore pour
crédibiliser leur image de produits sains et loyaux, et leur
ouvrir ainsi des marchés de masse.
Evidemment, les boues rendues impropres à
lépandage par la présence de polluants, ne
sauraient entrer dans ce type de filière et devront toujours
suivre des filières alternatives
délimination.
Exemples de systèmes industriels.
OTV (Veolia Water Technologies), solutions
VALOCLEAN. Cette gamme de solutions a pour objectif
dextraire le maximum de matériaux valorisables des
déchets ménagers (ex : CSR,
biométhane, métaux recyclables
).
Traitement
des boues.
Objectifs
visés.
Quel que soit le mode d'épuration des eaux
usées, les boues sont initialement constituées
deau (99 %), de matière organique fraîche,
très fermentescible, et de matières minérales
dissoutes ou insolubles.
Selon lutilisation qui doit en être faite, des
traitements complémentaires leurs sont appliqués :
On produit ainsi toute une gamme de boues aux
propriétés diverses : boues épaissies,
déshydratées, séchées,
digérées, chaulées, compostées, etc.
Ces traitements influencent directement les propriétés
fertilisantes des boues.
En conséquence, il est important de choisir le mode de
traitement des boues également en fonction des
débouchés agronomiques identifiés dans le
secteur géographique, proche de la station
dépuration.
Une logique assez similaire prévaut pour les autres voies
délimination :
Digestion.
La digestion est un procédé microbiologique
transformant la boue organique chimiquement complexe en
méthane,
dioxyde de carbone et en un
matériau non toxique semblable à de l'humus.
Les réactions se déroulent dans un réservoir
clos ou digesteur dans des conditions
anaérobies.
La transformation s'effectue au cours d'une série de
réactions. D'abord la matière solide est rendue soluble
par des enzymes, ensuite le produit est fermenté par un groupe
de bactéries acidifiantes, procédé qui le
réduit à des acides organiques simples, tels que
l'acide acétique.
Les acides organiques sont alors transformés par les
bactéries en méthane et en dioxyde de
carbone (CO2). La boue
épaissie est chauffée et versée le plus
régulièrement possible dans le digesteur où elle
séjourne entre 10 et 30 jours pour y être
décomposée. Par la digestion, on atteint une
réduction de la matière organique de 45 à
60 %.
Séchage.
Le séchage est une étape de traitement pendant lequel
la boue digérée est placée sur des lits de sable
pour un séchage à l'air libre. La percolation dans le
sable et l'évaporation sont les étapes essentielles du
processus de déshydratation.
Pour être réellement performant, le séchage
à l'air requiert un temps sec et relativement chaud, certaines
installations disposent de structures semblables à des serres
permettant d'abriter les lits de sable. Le plus souvent, la boue
séchée est utilisée comme améliorant pour
les sols, parfois comme engrais en raison des 2 % d'azote et
1 % de phosphore qu'elle contient.
Incinération avec élimination des
résidus.
Lincinération ou autre traitement thermique
(oxydation par voie humide, pyrolyse,
) est
réalisée dans des installations spécifiques,
nécessairement de grande taille pour des raisons
économiques, ou bien en co-incinération avec les
déchets ménagers.
Selon le cas, un séchage préalable plus ou moins
poussé peut être nécessaire.
La matière organique des boues est détruite avec :
Dépôt en centre de stockage
(boues en létat ou après
incinération).
Larrêté du 9 septembre 1997 précise les
contraintes générales de la conception et de
lexploitation des centres de stockage.
Pour les boues dépuration, cet arrêté
impose une teneur minimale de 30 % de matière
sèche ou bien le stockage dans des alvéoles
équipées pour la récupération du
biogaz.
Des contraintes techniques dexploitation sont également
imposées en fonction de la qualité des boues et de leur
comportement à lenfouissement.
NOTES.
Chacune des différentes voies possibles pour
lélimination des boues dépuration
présente un inconvénient vis-à-vis de la
qualité de lair, des sols ou des eaux, et des risques
potentiels pour la santé
(Cf. audit environnemental comparatif AE Rhin-Meuse/Cabinet Arthur
Andersen, 1999).
Les impacts de lépandage agricole sur
lenvironnement sont les mieux connus. Dans les solutions
alternatives, les boues ne sont jamais traitées
isolément et il est donc difficile danalyser leur part
de responsabilité dans les effets produits sur
lenvironnement. Les coûts des alternatives sont
généralement élevés et souvent hors de
portée des budgets dun certain nombre de communes. Le
regroupement permet la mise en uvre de solution
centralisée (effet déchelle), mais
génère des coûts de transport.
Léconomie générale dun projet
collectif est donc à examiner soigneusement dans les
études de faisabilité.
Exemples de systèmes industriels.
OTV (Veolia Water Technologies), principales
technologies pour traiter et valoriser les boues d'épuration
(notamment) :
Coûts > voir ce lien
(Agence de l'environnement et de la Maîtrise de
l'Énergie - ADEME) qui résume bien l'état
actuel.
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