Les déchets et l'assainissement

L’essentiel

Comment fonctionne un système d’assainissement ?

Un système d’assainissement est un ensemble complexe de dispositifs divers, dont les deux principaux sont constitués par le réseau de collecte et d’évacuation et par la station d’épuration. Le système est dit unitaire lorsque les eaux usées et les eaux pluviales sont évacuées dans un même réseau, et séparatif lorsque deux réseaux différents sont utilisés, l’un pour les eaux usées et l’autre pour les eaux pluviales.

Les systèmes d’assainissement comprennent des tuyaux de taille très variable, mais également des ouvrages spéciaux tels que des dessableurs pour piéger les sables, des pompes lorsque la pente est insuffisante pour permettre un écoulement gravitaire ou encore (en système unitaire), des déversoirs d’orage qui permettent, en temps de pluie, d’évacuer l’éventuel trop plein vers le milieu naturel.

A l’aval des réseaux séparatifs eaux usées ou des réseaux unitaires, on trouve une station d’épuration. Il s’agit d’une usine qui permet de « nettoyer » les eaux usées avant leur rejet au milieu naturel. La plupart des stations d’épuration utilisent des procédés biologiques qui copient en les optimisant les mécanismes d’épuration qui ont lieu dans les milieux naturels. Ces procédés reposent sur des communautés d’algues, de champignons et de bactéries.

Pour fonctionner, ces dispositifs ont besoin d’être entretenus de façon régulière. Cette mission est confiée au personnel d’exploitation. Du fait de la structure du système, beaucoup des missions d’exploitation sont effectuées dans un espace confiné et potentiellement dangereux (présence de gaz toxiques ou explosifs, risques de contamination bactérienne ou virale, risques de montée rapide des eaux, etc.).

Pourquoi ne faut-il pas jeter de lingettes dans la cuvette des WC ?

Les lingettes comme les autres objets susceptibles de constituer des fils qui ne sont pas très rapidement solubles ou biodégradables (sacs plastiques, serviettes hygiéniques, cotons tiges, morceaux de tissus, etc.), posent de multiples problèmes : obstruction des réseaux de petit et moyen diamètre, y compris dans les immeubles ; mise en panne des pompes et des organes mobiles. Au-delà des coûts induits par ces dysfonctionnements, les conséquences peuvent être importantes en termes de confort (mauvaises odeurs, impossibilité d’évacuation des effluents, débordements,..), d’environnement et même de santé publique (dégagement de gaz toxiques ou explosifs).

D’une façon générale, peut-on tout mettre dans un système d’assainissement ?

L’appellation courante « tout-à-l’égout » est redoutable. Elle laisse entendre que l’on peut tout évacuer dans un système d’assainissement. La réalité est très différente.

Les produits toxiques (diluants, pesticides, résidus de peinture, etc.) non seulement ne sont pas épurés par la station d’épuration, mais ils sont également susceptibles d’intoxiquer les communautés d’algues et de bactéries qui la font fonctionner et donc de réduire son efficacité. Ils sont également extrêmement dangereux pour le personnel d’exploitation qui travaille dans les réseaux et peuvent être à l’origine d’accidents graves. Enfin, ils polluent les milieux aquatiques.

Les mégots de cigarettes, papiers gras, ou résidus divers introduits dans les bouches d’égout s’accumulent au fond des conduites qu’ils bouchent petit à petit, provoquant des odeurs désagréables et risquant de faire déborder les réseaux en cas de pluie. Lorsqu’ils sont lessivés par un orage, ils sont rejetés, souvent sans aucun traitement et viennent polluer les milieux aquatiques.

Un système d’assainissement est conçu pour recevoir uniquement des eaux usées domestiques et des eaux pluviales. Tous les autres déchets doivent être évacués avec les ordures ménagères s’ils ne sont pas toxiques, rapportés dans une déchetterie ou une filière spécialisée (par exemples pour les médicaments) dans le cas contraire. Ceci est vrai aussi bien pour les macro-polluants (ceux qui sont visibles) que pour les micropolluants, souvent plus dangereux encore pour la santé et pour l’environnement.

Comment fonctionne un système d’assainissement ?

Un système d’assainissement est un ensemble complexe de dispositifs divers, dont les deux principaux sont constitués par le réseau de collecte et d’évacuation et par la station d’épuration. Pour fonctionner, ce système doit être maintenu en permanence par le personnel d’exploitation. Ces trois éléments sont rapidement présentés dans les paragraphes suivants.

Comment est structuré le réseau d’évacuation des eaux ?

Où vont les eaux et les déchets selon l’endroit où on les déverse ?

Il existe deux grandes familles de systèmes d’assainissement : Les systèmes unitaires dans lesquels les eaux usées et les eaux pluviales sont rassemblées et évacuées dans un même réseau, et les systèmes séparatifs qui sont constitués de deux réseaux : un réseau eaux usées qui conduit la totalité des flux qu’il recueille vers la station d’épuration, et un réseau eaux pluviales qui dirige les eaux qu’il reçoit (normalement uniquement les eaux de ruissellement) directement vers le milieu naturel, après parfois un traitement spécifique.

Les eaux usées d’origine domestique venant de nos toilettes, de nos salles de bain ou de nos cuisines sont donc recueillies, selon les cas, par le réseau unitaire ou par le réseau « eau usée » et normalement acheminées, en dehors des périodes de pluie intense, vers la station d’épuration.

Les eaux pluviales, de même que tous les déchets que nous jetons dans les bouches d’égout, ou qui y sont entraînés lors du lavage des rues ou des ruissellements, sont soit acheminés vers la station d’épuration dans le cas d’un système unitaire, soit rejetés au milieu naturel dans le cas d’un système séparatif. Le plus souvent ce rejet s’effectue sans aucun traitement, même si certaines collectivités commencent à mettre en œuvre des procédés spécifiques.

Comment fonctionne les réseaux de collecte et d’évacuation ?

Les réseaux de collecte et d’évacuation sont le plus souvent gravitaires, c’est-à-dire que l’eau s’écoule naturellement des points hauts vers les points bas. L’avantage des réseaux souterrains est que l’on peut jouer sur la profondeur pour maintenir une pente sensiblement constante, même si le relief est plus accidenté.

Parfois, il n’est cependant pas possible de maintenir ce type de fonctionnement et il est nécessaire de remonter l’eau à une altitude supérieure pour reprendre un fonctionnement gravitaire. On installe alors des pompes de relèvement qui assurent cette mission. Il existe différents types de dispositifs, comme par exemple les vis d’Archimède (schémas à mettre).

Il existe également des réseaux, principalement dans des zones plates, qui fonctionnent en partie sous pression. Les pompes utilisées sont des pompes de refoulement, capables de « pousser » l’eau dans les conduites pour assurer leur circulation.

Les pompes ne sont pas les seuls organes mobiles dans les réseaux d’évacuation. On installe de plus en plus souvent des ouvrages qui sont destinés à réguler le fonctionnement du réseau (vannes, seuils), ou à assurer un prétraitement des eaux (dégrilleurs, dessableurs).

Les besoins pour les eaux usées et les eaux pluviales sont très différents : par exemple un réseau de 20 cm de diamètre est suffisant pour transporter les eaux usées de plus de 5 000 habitants alors qu’un réseau de 30 cm permet à peine de transporter les eaux de pluie ruisselant sur une surface imperméable de 1 000 m2. Les plus gros collecteurs des grandes villes sont visitables (c’est à dire que le personnel d’exploitation peut circuler à l’intérieur) et leur taille peut être gigantesque (plusieurs mètres de hauteur et de largeur).

Un réseau d’assainissement comprend donc des tuyaux de formes et de tailles très diverses ainsi que des ouvrages dits spéciaux dont certains sont équipés d’organes mobiles.

Comment fonctionne une station d’épuration ?

La station d’épuration est une usine qui permet de traiter les eaux usées avant leur rejet au milieu naturel. Une station d’épuration fonctionne en différentes étapes, que l’on classe traditionnellement en cinq niveaux :

• prétraitements ;
• traitement primaire ;
• traitement secondaire ;
• traitement tertiaire ;
• traitement des boues

Quels sont les prétraitements ?

Les prétraitements sont nécessaires pour enlever les objets et les matières pouvant perturber la filière de traitement ultérieure. C’est une première étape indispensable. En général, on applique successivement un dégrillage qui permet de retenir les solides les plus grossiers, puis un dessablage qui permet l’élimination des particules lourdes de tailles importantes (plus de 0,2 mm) par décantation et enfin un dégraissage qui permet d’éliminer les particules légères : graisses, huiles, fibres, etc., par flottation.

Qu’est-ce que le traitement primaire ?

Le traitement primaire repose sur la décantation. Il consiste à maintenir les effluents le plus immobile possible dans un bassin pendant quelques heures. Pour diminuer la taille des installations, on peut favoriser la décantation en ajoutant des adjuvants (coagulants et floculants). Cette étape physico-chimique permet de retenir une forte proportion des matières en suspension ainsi que la partie de matière organique qui lui est associée. Les rendements obtenus sont de l’ordre de 50% sur les matières en suspension [1], 30% sur la matière organique.

Qu’est-ce que le traitement secondaire ?

Dans les stations d’épuration françaises, les traitements secondaires sont presque systématiquement biologiques. Le principe consiste à favoriser la minéralisation naturelle de la matière organique par les micro-organismes (communautés d’algues, de champignons et de bactéries). Le traitement secondaire constitue le cœur des installations d’épuration. Dans les installations modernes, il permet de réduire très fortement les concentrations en matière organique, avec des rendements qui peuvent dépasser 90%.

Quels sont les traitements tertiaires ?

Les traitements tertiaires sont multiples et souvent fortement dépendants des polluants que l’on souhaite éliminer. Les principaux visent les matières azotées ou phosphorées (dénitrification, déphosphatation), les bactéries (désinfection), les métaux lourds ou d’autres micropolluants.

Qu’est-ce que le traitement des boues ?

Mise à part la minéralisation de la matière organique lors du traitement secondaire, les stratégies mises en œuvre lors du processus d’épuration visent principalement à séparer l’eau des polluants qu’elle contient. Il est donc nécessaire de compléter le traitement par une étape supplémentaire dont le but est de diminuer le volume total de boues produites ainsi que leur toxicité. C’est le rôle de la filière de traitement des boues.

Quel est le rôle des personnels d’exploitation ?

Globalement les systèmes d’assainissement sont des objets technologiques complexes. Ils ne peuvent pas fonctionner sans la présence quasi permanente d’un personnel dédié. Si certaines des opérations d’exploitation se font de façon relativement simple dans des bâtiments ou à partir de la surface, un grand nombre doit se faire à l’intérieur des réseaux, si ceux-ci sont visitables, ou dans des locaux techniques confinés : curage et nettoyage des réseaux, réparation des conduites, réglage des ouvrages de régulation, contrôle d’état de santé et de fonctionnement, maintenance des stations de mesure nécessaires à la surveillance réglementaire des rejets, contrôle et maintenance des prétraitements, etc..

Le personnel travaille alors en contact direct avec les effluents, dans un espace confiné et potentiellement dangereux (présence de gaz toxiques ou explosifs, risques de contamination bactérienne ou virale, risques de montée rapide des eaux, etc.). Les enjeux de santé et de sécurité sont donc extrêmement importants.

Pourquoi ne faut-il pas jeter de lingettes dans ses toilettes ?

Les lingettes constituent un produit emblématique, car récent et de plus en plus utilisé. Mais ce paragraphe concerne tous les objets susceptibles de constituer des fils qui ne sont pas très rapidement solubles [1] ou biodégradables : sacs plastiques, serviettes hygiéniques, cotons tiges, morceaux de tissus, etc.

Pourquoi les lingettes posent-elles un problème aux exploitants ?

Ces objets, du fait de leurs dimensions réduites, sont susceptibles d’être jetés dans la cuvette des toilettes. Certains fabricants de lingettes incitent d’ailleurs les usagers à le faire en portant sur les emballages des mentions « biodégradables [2] » , voire « peuvent être jetées à l’égout » !

En pratique, la structure fibreuse de ces objets fait qu’ils ont une très grande facilité à s’agglomérer entre eux, avec la graisse présente en réseau et autour des obstacles qu’ils peuvent rencontrer dans le système d’assainissement.

Les risques principaux concernent :

• l’obstruction des réseaux de petits et moyens diamètres. Ces obstructions provoquent des engorgements pouvant conduire à des débordements chez les usagers ou sur la voie publique. Elles peuvent être à l’origine de fermentations et de dégagements de gaz nauséabonds, voire de gaz toxiques (sulfure d’hydrogène par exemple).
• La mise en panne des pompes et d’une façon générale des organes mobiles : les agglomérats ont en effet une grande tendance à s’entortiller autour des pales des pompes et à bloquer leur fonctionnement, occasionnant des pannes et même des ruptures. Ils colmatent également les grilles et sont susceptibles de provoquer des inondations.

Ces dysfonctionnements nécessitent souvent des interventions coûteuses et dangereuses et posent des problèmes importants aux collectivités [3] .

Enfin, si le réseau est unitaire, les lingettes et autres produits du même type (en particulier les cotons tiges que l’on retrouve en grande quantité dans les rivières ou sur les plages) sont renvoyés dans le milieu naturel lors des épisodes pluvieux par les déversoirs d’orage [4]. Même si ce type de pollution est peu dangereux pour les milieux aquatiques, il est extrêmement désagréable sur le plan visuel et donne une image dégradée du milieu naturel.

Que faut-il faire des lingettes utilisées ?

La place des lingettes usagées, comme celle des cotons tiges ou des autres objets utilisés pour l’hygiène quotidienne est dans la poubelle et non dans la cuvette des WC.

On peut d’ailleurs se poser la question plus générale de l’intérêt de cette innovation au vu de la quantité de déchets qu’elle génère…

Pourquoi ne faut-il pas jeter de produits toxiques dans son lavabo ou dans les bouches d’égout ?

Les lavabos ou les toilettes sont également souvent le réceptacle de tous les résidus ménagers : fonds de bouteille de pesticides ou de détergents, résidus de peinture, de diluants ou de décapants, médicaments périmés, etc. Cette (mauvaise) habitude, induite par la facilité, mais aussi par le vocable trompeur de « tout-à-l’égout » a également des conséquences potentiellement désastreuses.

Pourquoi est-ce dangereux pour le personnel ?

Comme indiqué précédemment, le fonctionnement des systèmes d’assainissement nécessite la présence presque permanente de personnels à l’intérieur des ouvrages. Le caractère confiné de ce lieu de travail le rend particulièrement sensible à la présence de gaz explosifs, inflammables, toxiques, ou simplement irritants. Chaque fois que vous jetez un fond de diluant dans votre lavabo, demandez-vous si vous aimeriez travailler dans une pièce dans laquelle vous auriez déversé ce produit.

Le danger est encore accru par les effets cocktails. Les différents produits chimiques introduits dans le réseau vont se mélanger, se transformer chimiquement et sont susceptibles de produire des composants encore plus dangereux que ceux d’origine.

Pourquoi est-ce dangereux pour la station d’épuration ?

Le cœur des stations d’épuration est constitué par le traitement secondaire qui vise à dégrader la matière organique. Ces traitements sont faits de façon biologique en mobilisant des communautés de micro-organismes (bactéries, algues, champignons), qui digèrent, minéralisent et rendent inertes les matières organiques contenues dans l’eau.

Il s’agit d‘organismes vivants qui sont donc également sensibles à la présence de produits toxiques.

Si la concentration est trop forte, ces micro-organismes vont être empoisonnés et mourir. Non seulement les produits toxiques ne sont donc pas éliminés par cette étape de traitement, mais en plus leur présence est susceptible de faire perdre toute son efficacité de traitement à la station d’épuration. Plus grave encore, même lorsque la concentration en produit toxique aura diminué, il faudra plusieurs jours pour que les communautés de micro-organismes se reconstituent et que la station d’épuration retrouve un fonctionnement normal.

Pourquoi est-ce dangereux pour le milieu naturel ?

Les produits toxiques introduits dans le système d’assainissement ne sont donc pas éliminés par les traitements secondaires. Une partie peut en théorie être arrêtée par certains traitements tertiaires (charbon actif par exemple). Ces traitements sont cependant très couteux et de ce fait rarement mis en œuvre aujourd’hui. De plus, leur efficacité dépend des molécules.

Une partie importante de ces produits toxiques va donc rejoindre le milieu naturel. Cette partie peut même être très importante dans le cas d’un réseau unitaire, lorsque des pluies fortes provoquent le rejet direct, sans aucun traitement, du mélange eau usée – eau pluviale par les déversoirs d’orage.

Une fois introduits dans le milieu naturel, ces produits vont avoir un effet délétère sur la plupart des espèces vivantes (plantes, animaux, micro-organismes). Les micropolluants [1] sont aujourd’hui considérés comme l’un des éléments majeurs de dégradation des milieux aquatiques. Leur origine est multiple : agriculture, rejets dans l’atmosphère, etc.. Les apports directs via les réseaux constituent cependant une source très importante, voire majeure, pour certains d’entre eux.

Que faut-il faire des produits toxiques ?

Il s’agit là d’une source de pollution qui peut facilement être diminuée par un comportement citoyen. La règle simple à appliquer est qu’aucun produit toxique ne doit être jeté dans le lavabo ou dans la cuvette des WC (ou dans une bouche d’égout). La place de ces produits, si l’on souhaite s’en débarrasser, est la déchetterie ou la pharmacie pour les médicaments non utilisés.

Pourquoi ne faut-il pas jeter de déchets dans la rue ou dans les bouches d’égout ?

Un autre comportement courant consiste à considérer les bouches d’égout ou les avaloirs comme des poubelles et d’y introduire les déchets dont on souhaite se débarrasser.

Ce comportement part souvent d’un bon sentiment. Il paraît en effet plus propre de jeter les déchets dans la bouche d’égout que dans la rue.

En termes de propreté publique ce raisonnement a un sens. En termes d’environnement c’est totalement inefficace, voire contre-productif ! En effet, s’il ne pleut pas rapidement et si les procédés de nettoyage de la rue sont bien conçus [1] , le déchet jeté au milieu de la chaussée a des chances d’être aspiré ou balayé, puis traité dans une filière adaptée. Celui mis dans la bouche d’égout n’aura pas cette chance et sera soit entraîné jusqu’à la station d’épuration, soit rejeté directement à la rivière.

Ceci ne signifie pas qu’il soit préférable de jeter ces déchets dans la rue que dans la bouche d’égout, mais que les deux solutions sont mauvaises.

Pourquoi est-ce que ça perturbe le fonctionnement du réseau ?

Dans les réseaux d’assainissement, l’eau s’évacue généralement par gravité. La plupart des réseaux ont, au moins par endroit, des pentes faibles. Dans ces zones, même dans le cas d’un réseau unitaire où le débit est permanent, la vitesse de l’eau se réduit, de même que la capacité du réseau à entraîner les déchets solides. Ceux-ci s’accumulent alors au fond de la canalisation et forment un barrage, ralentissant encore la vitesse d’écoulement et favorisant encore plus les dépôts, y compris pour les solides associés aux eaux usées et en particulier les excréments.

Ces dépôts ont trois inconvénients :

• Ils sont susceptibles de créer des nuisances pour le voisinage (en particulier mauvaises odeurs) ;
• Ils génèrent des apports massifs de polluants lorsqu’une pluie augmente le débit et réussit à les entraîner ;
• Ils imposent aux exploitants des curages réguliers et coûteux pour les éliminer.

La situation n’est pas meilleure dans le cas des réseaux séparatifs « eau pluviale », même si le risque d’accumulation de matière organique est un peu plus faible [2]. En effet les dépôts vont s’accumuler encore davantage du fait qu’aucun écoulement permanent ne permet l’évacuation vers l’aval des déchets accumulés pendant les périodes sans pluie.

Pourquoi est-ce dangereux pour le milieu naturel ?

Les déchets qui s’accumulent dans le réseau évoluent chimiquement et biologiquement. Leur toxicité pour le milieu naturel peut ainsi augmenter avec le temps. Si aucune opération de curage ne vient les éliminer, ils vont être remis en mouvement lorsque la ville subira une pluie plus intense.

Dans le cas d’un réseau séparatif « eau pluviale » tous les déchets ainsi accumulés seront alors renvoyés brutalement au milieu naturel avec de forts risques de pollution.

Dans le cas d’un réseau unitaire les périodes de pluie intense susceptible de remettre en mouvement les dépôts sont souvent également la source de rejets d’un mélange eau usée – eau pluviale par les déversoirs d’orage. Non seulement les eaux usées ne sont alors pas diluées par des eaux pluviales, a priori plus propres, mais en plus le mélange véhicule tous les polluants qui se sont accumulés dans le réseau au fil des journées sans pluie.

Les impacts sur les milieux naturels peuvent alors être catastrophiques.

Tous les détritus solides doivent être jetés dans une poubelle et non dans les bouches d’égout.

Pour en savoir plus

• Document rédigé par Bernard Chocat (LGCIE - INSA Lyon)
• Relecteurs : Claire Gibello (Grand Lyon) et Elodie Brelot (GRAIE)

Documents de référence :

• ALE 38 et AGEDEN : « Les lingettes de nettoyage » ; 2 pp. sur www.ale-lyon.org
• EcoConso : dossier sur les lingettes jetables sur www.ecoconso.be
• Grand Lyon : "eaux usées : les bons gestes" , 2pp. sur www.grandlyon.com