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Réduire les impacts des stations d'épuration

L'aération des bassins d'épuration par fines bulles permet d'optimiser les traitements. © Irstea

Plus de 5 milliards de m3 d'eaux usées à traiter par an, 20 000 stations d’épuration en fonctionnement France… Face à ces chiffres, bien connaître les impacts des activités liées à l'épuration, tels que les émissions de gaz à effet de serre ou encore les consommations énergétiques des procédés, devient essentiel. Des études menées par les scientifiques d’Irstea apportent de nouvelles données, mais aussi de précieux outils pour minimiser ces impacts.

Infographie

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Gaz à effets de serre

De manière moins flagrante que l’agriculture ou la production d’énergie, le traitement de nos eaux usées s’ajoute à la longue liste des activités humaines qui produisent des gaz à effet de serre. Plus précisément en cause : la dégradation biologique de l’azote qui émet un puissant gaz à effet de serre, le protoxyde d’azote.

 

Evaluer l’impact environnemental des systèmes d’assainissement

D’un point de vue réglementaire, une station d’épuration est jugée efficace si la qualité des eaux rejetée est bonne. Cependant, même si de nombreux systèmes d’assainissement ont d’excellentes performances épuratoires, leurs impacts environnementaux ne concernent pas uniquement les rejets dans l'eau

Consommation énergétique

Plus de 5 milliards de m3 d’eau usées à traiter par an, 20 000 stations d’épuration en fonctionnement… quelle est la quantité d’énergie ainsi consommée pour nettoyer nos eaux usées ? Une question sans réponse précise jusqu’à ce que des scientifiques d’Irstea spécialistes des procédés d’épuration s’en emparent.

 

Modéliser l’aération pour optimiser les traitements d’épuration

Le traitement des eaux usées repose sur un principe simple : l’élimination de la pollution par les bactéries naturellement présentes dans ces eaux. Des systèmes d’aération ont été développés pour apporter les quantités d’oxygène suffisantes à leur développement et au maintien de cette activité épuratrice.

À Irstea, des scientifiques cherchent à optimiser le dispositif d’aération le plus répandu, à savoir l’injection d’air sous forme de fines bulles couplée - ou non - à une agitation. Pour cela, ils élaborent des modèles numériques de mécanique des fluides capables de simuler les écoulements de liquides et d’air dans les bassins. Des modèles aujourd’hui validés grâce à des mesures in situ réalisées dans le cadre de partenariats industriels et académiques (projet ANR O2 Star notamment).

Menés initialement sur l’eau claire, les travaux intègrent désormais l’impact de la boue sur les performances de l’aération. « En tenant compte de l’influence de la viscosité de la boue sur les transferts d’oxygène, nous pourrons rendre nos modèles très fidèles aux phénomènes réels », commente Yannick Fayolle, ingénieur de recherche à Irstea. À terme, ces outils permettront d’évaluer précisément les apports d’oxygène en fonction des modes opératoires (qualité de l’eau, conditions d’agitation, configuration des bassins...) et de proposer des solutions pour les optimiser, tant du point de vue de la qualité du traitement visé que de la dépense énergétique nécessaire pour l’obtenir.

Contact. Yannick Fayolle, Hydrosystèmes et bioprocédés, Centre Irstea Antony