Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEElments sur lpuration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissementAVRIL 2005Emmanuel ADLERaconsult@wanadoo.frCentre dAffaires des Monts dor69290St Genis les Ollirestel : 04 78 57 3939Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPESommaireAvertissementI Les donnes du problme................................................... 51.1 Origines des pollutions Typologie et ratios..................................................... 51.2 Effets des pollutions sur les milieux rcepteurs................................................. 91.2 Effets des pollutions sur les milieux rcepteurs............................................... 101.3 Modlisation de l'impact de la matire organique ........................................... 11II Notions d'puration...........................................................142.1 Elments d'histoire.......................................................................................... 142.2 Les prtraitements .......................................................................................... 202.3 Les traitements physico-chimiques ................................................................. 212.4 les traitements biologiques.............................................................................. 24III Les boues et sous-produits .............................................383.0 Prliminaire..................................................................................................... 383.1 Les sousproduits........................................................................................... 383.2 Typologie et ratios des boues de STEP.......................................................... 393.3 Contextes rglementaire et technique de la gestion des boues...................... 413.4 Techniques de traitement des boues .............................................................. 493.5 L'oxydation thermique..................................................................................... 633.6 L'pandage ..................................................................................................... 68AnnexesEmmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEAvertissementEvacuer les eaux du ciel, la prioritL'assainissement (sanitation en anglais) est le concept de base pour comprendre les enjeux actuels de la gestion des eaux uses. Omettre l'histoire des quipements et des coutumes relatives l'assainissement des villes, c'est ignorer les raisons d'tre del'existant etrisquerl'incomprhension. Pourmmoirecarcesujetn'estpas abord dans ce document, c'est en fait en priorit aux besoins de scurit (protection contrelesagresseurs)maisaussi d'alimentationen"eau propre" (alimentation, entretien,agriculture) quelesbtisseursdevillesontdurpondre, l'assainissement venant en second.Carl'Histoire,aprsl'archologie1, nousenseignequetoutecit commenceparse proccuper du problme des vacuations par temps de pluie, il faut en effet viter les eauxquidbordentdescoursd'eauetpeuventnoyerleshommes,inonder les btiments,dtruire lesbiensetcauser despidmies.Surlabased'unsavoir empirique de protection contre des risques sanitaires et plus particulirement contre lesfivresdetype paludisme2,leshommesonttrsttentreprisdes travauxpour assainir les terrains marcageux considrs comme insalubres.Ainsi3,leCloacaMaxima (grandcloaqueougoutprincipal)deRome,initipar Tarquinl'Ancienvers-600av.JC,fut-ildifi par desesclavesauprixde trs pniblesetcoteuxtravauxsouterrains.Cecanalsouterrain,quipart duForum jusqu'au Tibre, avait pour objet d'assainir la partie basse de la ville. Pour l'anecdote (Plaute, -200 av. JC), c'tait d'ailleurs au Forum, auprs de l'ouverture de l'gout, que se donnaient rendez-vous les "gens mauvais" ou canalicoles.Dbouch du Cloaca Maxima dans le Tibre, RomeDonc, la fonction primaire des rseaux d'gouts estinitialement d'loigner au loin les eaux tombes du ciel. 1Water management in ancient Greek cities, Dora P. Crouch Oxford University press, 19932Lacausedelamalariaatdcouverteen1880Constantine(Algrie)etc'esten1897quele moustique a t identifi comme son vecteur. La malaria n'a disparu que relativement rcemment de France mtropolitaine et tait encore prsente en 1931, dans le marais poitevin, le golfe du Morbihan et en Camargue. Elle a t radique de Corse en1944 lorsque les troupes tats-uniennes la firent disparatre en traitant massivement la plaine orientale au DDT.3A Topographical Dictionary of Ancient Rome, Samuel Ball Platner (completed and revised by Thomas Ashby) - Oxford University Press, 1929.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEEvacuer les eaux uses, un enjeu rcentPuisestvenue,avecl'arrivedeseauxsouspression,lagestiondeseauxuses, transformant la question des djections humaines en boues d'puration distantes et mconnaissables. Lepluvialestunequestionrelativementcomplexequivadelaprvisiondes prcipitations par images satellites, en passant par la rtention des eaux la parcelle (techniquesalternatives),ladpollutiondeseauxderuissellementoudesurverse unitairepardiversprocds(physiques,chimiques,biologiques),larductiondes dbits (bassins, urbanisme)Evacuer les rsidus, un enjeu critiqueLedevenirdesrsidus,toutparticulirementlesbouesd'puration,estunsujet relativement rcent4.Longtemps trs empirique, l'assainissement est aujourd'hui science et l'on distingue :- l'hydrologie,quiconcernel'tudedesbassinsversants(territoire gographique plus ou moins cohrent sur le plan de l'coulement des eaux de surface et/ou souterraines) et la mise en relation des paramtres pluie, relief, rseauetdbit.Onretrouvedenombreuxpointscommunsentreapproche urbaine et agricole avec, par exemple, des thmes comme le transport solide ou la modlisation de la diffusion des pollutions.- l'hydraulique,quiconcerneprincipalementlamodlisationdescoulements dans des conduits ouverts (canaux, noues, bassins) ou ferms (canalisation PVC, fonte).- l'puration deseauxuses,quis'appliqueladpollutiondeseauxuses urbaines (ou industrielles) l'aide d'une panoplie de process naturels mis en uvre de faon plus ou moins industrielle, onreuse, efficace et robuste. - le traitement des boues, sujet d'actualit, couvre des champs varis comme ladigestiondesboues,ladshydratation,leschage,lecompostage, l'incinration, la thermolyse etcLe thme principal de ce cours est relatif la gestion des eaux uses et aux sous-produits de l'assainissement, c'est--dire aux rsidus.4L'engrais humain, Maxime Paulet Paris, 1853Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEI LES DONNEES DU PROBLEME1.1 ORIGINES DES POLLUTIONS TYPOLOGIE ET RATIOSToute pollution en milieu aqueux peut se caractriser par 3 donnes : un dbit un paramtre une concentration (ou un flux)Pour nesintresser quaux eaux uses urbaines (ERU) et industrielles (ERI), leur purationetsessous-produitsallonsapprcierchacunedecescaractristiques successivement :- LE DEBIT DES EAUX USEESLes activits de l'homme consomment de l'eau de faon diverse et varie comme l'illustre le tableauci-aprs :Type d'usage ConsommationConsommation domestique FranceMoyenne France 1990 (hors Paris)Moyenne nationale (INSEE 1996)Moyenne Paris 1990 (global)Moyenne rurale163 l/j/habitant120 m3/an/mnage324 l/j/habitant149 l/j/habitantConsommation domestique trangerMoyenne Pays Indus. 1990 Moyenne PVD sans rseau100-200 l/j/habitant10 25 l/j/habitantConsommation agricoleGros btail Petit btailIrrigation (pour mmoire)50l/j/tte10 25 l/j/tte2 000 20 000 m3/an/haConsommation industrielleAcier PapierEssence (raffinage)SucreSavon6 300 m3/t de produit80 1 000 m3/t0,1 40 m3/t3 400 m3/t1 35 m3/tL'annexe 1.1 prsente d'autres valeurs observes pour des activits industrielles.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE- LES PARAMETRES DE LA POLLUTION DES EAUX USEESPour apprcier la qualit des eaux en gnral, diffrents paramtres sont utiliss que nous classerons ainsi :+ les paramtres physico-chimiques :gaz dissous (oxygne)tempraturepH, conductivitpotentiel redox+ les paramtres de la pollution particulaire matires grossiresmatires en suspension (MES)matires volatiles (MV)turbidit+ les paramtres de la pollution organique globaleDBO, DCO, DTOCOT(Spectro UV)+ les paramtresde la pollution dissoutecomposs azots (NTK, NGL, NO3-)composs phosphors (PT)autresconstituantsminraux(ltsmajeurs, mtaux lourds )compossorganiques(dtergents, hydrocarbures, phnols, OX) + les paramtresmicrobiologiquescoliformes totauxcoliformes fcaux+ les paramtrescotoxicologiquesO2CL50Tests (toxicit aigu, globale)En fait, les mesures ne sont pertinentes que pour des types d'eaux bien spcifiques. Ainsi, en puration biologique par exemple, le suivi de certaines mesures (02, DBO, redox, azote) permet d'optimiser le traitement (aration, recirculation) et de piloter linstallation en cas de dysfonctionnement. Surleplanrglementaire,lesparamtresimposspourlecontrledurejet dpendentdutyped'eaux(eauxurbaines,eauxindustrielles)etdelanaturedes activits.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEL'annexe1.2rappellelesprincipauxparamtresdeseauxusesetlesrfrences normatives associes (tablies sous lautorit de lAFNOR5en France). Il convient de signaler2autresfamillesdeparamtresutilisesenpuration,l'unepermet d'apprcier la qualit des boues et l'autre, les odeurs.- LES CONCENTRATIONS ET FLUXCommenousl'avonsvu,lesactivitsdel'hommeconsommentdel'eaudefaon diverseetvarie.Lesdbitsquionttprsentssontbiensrassocisdes concentrations et/ou des flux comme l'illustrent les tableauxci-aprs :Ordre de grandeur des concentrations des eaux uses domestiques(d'aprs Env. & Tech n181 et O. THOMAS)paramtre chellemoyennes ERU (France)donnes 1 donnes 2production journalireg/j.Eq.Hab (2)Fraction dcantable%MESMVSDBO5DCOCOTNTKN-NH4N-NO3PTpH100 400 mg/l120 400 mg/l150 500 mgO2/l300 1000 mgO2/l100 30030 100 mg N/l20 80 mg N/l< 1 mg N/l5 25 mg P/l7 8250 mg/l-300 mgO2/l700 mg O2/l-80 mg N/l60 mg N/l0 mg N/l10 mg P/l-340 mg/l280 mg/l350 mgO2/l780 mgO2/l-60 mg N/l--15 mg P/l-1301008020040---5-50 60-25 303030 1.15Soit rRO2 = k2 . o O2 D'o :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE0 = - Q. dConcO2/dV k . DBO + k2 . o O2Aprssubstitutionsetintgrations,laformuledeStreeteretPhelps(1925) permet de prvoir l'volution de la teneur en oxygne dissous dans le milieu naturel : o O2 = (1/(k2 k)) k . DBOl . (e-kuh - e-k2uh) + o0O2 . e-k2uhavec o0O2 : dficit au point de dcharge en O2on a par ailleurs :ConcO2 = (Qmn. ConcO2mn+ Qeu. ConcO2eu) / (Qmn+ Qeu)Remarquons que les termes en oxygne dus la photosynthse (variation sur 24 h) et aux sdiments sont ngligs.Cas particulier pour o O2 = 0 dficit maximum en O2Ce cas se produit pour : d(o O2)/d(uh) = 0Ce qui donne :o O2 = (k/k2) . DBOl . e-kuh*et uh* = (1/(k2 k)) . ln (k2/k . (1 (o O2 /k . DBOl). (k2 k))) = v/xcet xc= distance critique pour l'oxygne depuis le point de rejetLe graphique ci-aprs prsente la structure de la courbe reliant la teneur en oxygne la distance du point de rejet :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEII NOTIONS D'EPURATIONLeproposnestenaucunemaniredeproduireuncoursexhaustifdesmthodes, procdsettechnologiesrelatifs lpurationdeseaux.Ilestdavantageconcern par la prsentation dlments choisis pouvant permettre une comprhension de type globale desdonnesetenjeuxrelatifs lpurationdeseauxuses.Sontdonc exposs ci-aprs quelques aspects historiques et techniques de lpuration des eaux uses. Le prsent cours naborde pas la question de la gestion hydraulique des eaux uses. Cest pourquoi ne sont pas traits ici les aspects relatifs au rseau de collecte et de transfert(partempssecetpartempsdepluie)quisontdailleursrelativement complexesetnombreux(avaloirs,grille,refoulement,dversoirsdorage, modlisation).2.1 ELEMENTS D'HISTOIRE2.1.1 De l'animal l'Antiquit Depuisquel'espcehumaineexiste,elledoits'alimenteretdonc,lesmeilleurs rendementsbiologiquesn'atteignantjamaisles100%,produiredesdchets alimentaires et des djections physiologiques. Pendant longtemps, la gestion de ses djections n'a pos aucun problme l'espce humaine, trop occupe se dplacer pourenqutedenourritureetpeuconcerneparlespossiblesperturbations olfactivesassocies.Ledveloppementdelavieensocitetdesvillesatrstt soulevleproblmedelagestiondesdchetsengnral,causesd'obstaclesaux dplacementsetdemaladiescontagieuses6.Mmesi,auniveauspirituel,des divinitsoccupenttrsttleterrain(desseCloacina,dieuSterquilinius), quelques rares exemples de gestion organise des djections humaines peuvent tre identifis dans l'histoire des techniques et voquons par exemple, Mohenjo-Daro et ses fosses dematurationdesdjections(civilisationsurl'IndusduIIImemillnaireavantJC), Ephseetseslatrinescollectives(Grce,IVmesicleavantJC)ouRomeetses vespasiennes finances par l'impt du Chrysargyre (Ier sicle aprs JC). Et dans la majoritdescas,lestrsnombreusesdcisionsdel'administrationrelativesla gestion des djections sont restes lettre morte. Valeurvariable,lacapacitfertilisantedesdjectionstaitengnralignoresauf exceptions (par exemple, Varron au Ier sicle avant JC dans son trait d'agriculture). Au XIXme sicle, le succs des voiries de transformation des djections humaines enpoudrette,engraispuissantetrmunrateur,s'arrteavecl'essordelachimie agricole et l'volution politique en matire de nuisances et d'hygine. Paralllement, le dveloppement massif des systmes urbains ddis l'vacuation des eaux sales neprendnaissancequedanslasecondemoitiduXIXmesicle,principalement sous la pression des hyginistes dans un climat scientifique agit par les dbats (voir lesprisesdepositionsdePasteuretLiebigsurleseauxusesdanslachronique 6Exemple toujours d'actualit, le cholra est une infection intestinale aigu due une bactrie qui se propage trs rapidement tempratureordinairedansunmilieuorgneunehumiditmoyenne.Labrveprioded'incubationvademoinsd'unjour cinq jours au terme desquels la temprature chute de faon spectaculaire, tandis quapparat une diarrhe aqueuse, abondante etindolorequipeutrapidementprovoquerunedshydratationgraveetentranerlamortenl'absenced'untraitementrapide. DanslaFranceauXIXesicle,laterriblepidmiede1832faitdesravagesdanslesvilles,principalementParis,12.000 mortstantdnombrs dans la capitalepour le seul mois d'avril. Casimir Prier, Prsident du conseil,en meurt le16maietle GnralLamarqueaudbutdumoisdejuin.IlfauteneffetdirequedansleParisdesannes1830,richescommepauvres habitent les mmes maisons. Pas aux mmes tages, certes, et il y loin de la soupente lappartement bourgeois, mais tous partagentlammeinsalubrit,lafossedaisanceetlespuisardssontlanorme,orselleseteaufontpartiedes vecteursdu cholra. La maladie continuera de frapper en 1849, puis en 1854-1855, en 1864 puis en 1884 et 1892. Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEprcdente).Aprslagnralisation,d'unepartdesrseauxd'goutsrecevant d'abordleseauxderuissellementdeschaussesettoitures,puis,d'autrepartdes rseauxd'adductiond'eaupotabledomicile,leseauxsouillesdestoilettes, mles aux eaux de lavage et de cuisine, furent progressivement limines dans "le silencedesorganes"7.Aprsavoirpolludansunpremiertempsleseaux superficielles, les eaux uses furent progressivement valorises en irrigation agricole avecsuccspuis,souslapressionurbaineprincipalement,dpolluesenstation d'purationetproduisantdesbouesqui,depuislesannes1990,posentdes problmesdeplusenpluscontraignants,etcelaauniveaudesdiffrentesfilires(pandage, compostage, dcharge, incinration), de la rglementation, toujours plus abondanteetcomplexe(nationaleetcommunautaire),desservicesdepolices (DRIRE, DDAF). 2.1.2 Histoire de la France moderneA Paris, jusqu' la moiti du XIXme sicle les matires fcales taient recueillies et stockesdansdesfossestanches(lafaibleutilisationd'eauutiliseinterdisait l'usage de siphons et l'occlusion des conduites avec des clapets tait le seul moyen pour lutter contre les odeurs) et situes la base de chaque immeuble et cures en moyenne tous les 2 ans. Ces produits de curage avaient une forte teneur en azote (4 g/l deNH4) et lesMOtaienttransportesdansdes"voiries" (anctresdesSTEP) oellesschaientl'airlibrepourdevenirla"poudrette",vendueenagriculture (absence d'engrais). Par exemple, la "voirie" de Bondy, la plus importante de Paris, fournit en 1880 plus de 10 000 t/an !Il convient de signaler qu'une industrie de rcupration de l'ammoniaque s'est alors dveloppe sur la base de 2 procds (sulfate d'ammonium obtenu par distillation ou strippage,seldephosphateammoniaco-magnsien="Struvite"obtenupar prcipitation). Ces techniques ont connues un regain d'intrt pour le traitement des lisiers.Mais, 2 pidmies de cholra (1833 et 1848/49) sensibilisrent les Pouvoirs Publics auproblmedesmiasmes(1833:2ingnieursenchefdeseauxdePariset1 premierministresontmorts).Et,sousl'autoritdeNapolonIII,leprfet-baron Hausmannraliselepremiergoutmoderne(quinereoitalorsqueleseffluents domestiques dcants dans des tinettes = tonnelet-panier-tamis en fer galvanis -etleseauxderuissellementetdelavagedesrues).Lesgoutssontdoncdetype "unitaire", et les eaux des rues (lavage & pluie) sont admises dans le rseau par des bouchesd'gouts.Jusqu'en1895,seulslesliquidesvontdoncl'gout.Cen'tait doncpasl'effluentmoderne.Lerseauconvergeait(dj)versClichy(conception duel'IngnieurBelgrand)etlespremiresmortalitspiscicolesetnuisances olfactivessemanifestrentds1874(expertiseduDrGrardin).L'anne1880est consacre "anne de la puanteur" et Renoir signe "le djeuner des canotiers". Suite cesconsquencesimprvues,lechimistePaulSchutzenberger,duCollgede France, met au point les 1eres techniques de dosage de l'oxygne dans l'eau avec le sulfite.En1868,AdopheMille,ingnieurdelavilledeParis,faitlespremierstravauxsur l'purationsuivideAlfredDurand-ClayeClichy quidisposeainsidela1reSTEP. Lafilireagricoleestretenueet5000hadechampsd'pandagetraitentlesERU (ralisation entre 1872 et 1899). A Paris, ce sont 11 l d'eau d'gout pandus par m2 7Intitul d'un mmoire prsent par Thierry Gasnier l'Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales en 1980Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEenmoyenne.Lesterresirriguessontutilisespourdesproductionsmarachres, herbagre (meilleur rendementen eau au m2). Il y a bien sr les travaux du sol qui permettentd'viterlecolmatagedesurface(dsherbage,labourage)etquisont assurs par les agriculteurs. Bien sur, il n'y a pas de boues produites car la biomasse se transforme en humusMais,enpriodedescheresse,lesystmeunitaireengendredesproblmes nouveauxcarleseauxdomestiques,nondilues,n'ontpasundbitsuffisantpour viter la dcantation et les dpts entrent en fermentation. Les Parisiens se plaignent des odeurs. Pour revenir sur 1880 (80 000 tinettes Paris), l'hiver 79-80 a t trs duretl'vacuationdesvidangesdestinettesdanslesruesenneigesatrendu impossible car les rejets directs des tinettes dans les gouts sont autoriss. Avec un printemps et un t secs, des puanteurs asphyxient vite Paris et une recrudescence des diarrhes infantile est observe. On parle de "miasmes dangereux". Laquerelle"unitaire-sparatif"prendunetournurepolitique, lechoixtant, indirectement,celuideNapolonIII.LeDrBrouardel,dfenseurdusparatif(systme diviseur) met en avant le rle de l'industrie des matires de vidange (CA = 12 MF), les frais de raccordement des maisons l'gout, la pollution de la Seine. En outre, il convient de rappeler que plus de 120 000 m3 de boues putrides sont retires delaSeinel'avaldeParisen1875(obstructiondulitdufleuve).AClermont Ferrand, le Dr Nivet s'oppose farouchement au tout--l'gout et publie un rapport sur "l'engrais humain, les gouts et les fosses d'aisance" en 1881. Le dbat est difficile mais, in fine, une date essentielle doit tre retenue : le 10 juillet 1894.Eneffet,depuiscejour,obligationestfaite dedverser lesmatires fcales, urines,eauxdelavagedesruesdanslesgoutsetl'interdictiondel'usagedes tinettesestdcrte.Lespremiersconstatssurlabiomassepuratricesdatentde ces dates (rapport Grardin et Danat). 2.1.3 En AngleterreA Londres (Ronna, 1866, Nivet, 1882), le principe est adopt dans les annes 1860 d'vacuersparmentleseauxvannes&mnagresdeseauxderuissellement. Comptetenudelafaiblepente,leseauxd'gouts(vannes&mnagres)sont vacues dans un rseau tanche et, l'aide de plusieurs pompes (la plus puissante lve5m3/ssur10m)consommantplusde44000tdehouille/an,releveset stockes dans 2 rservoirs avant vacuation gravitaire. Le dispositif est trs efficace et prsente galement une collecte des rsidus solides. Les eaux sont alors rejetes danslaTamiseenpriodedemarehaute.La"MetropolisSewageandEssex Reclamation Cie" est constitue en 1865 avec un capital de 10.5 M avec un projet ambitieux (8000 ha irrigus pour 340 000 m3/j transports par un aqueduc de 60 km) mais qui chouera faute de capitaux (concurrence avec l'industrie). Certainesexpriencesvoientcependantlejouravecdestraitementsphysico-chimiques(chloruredechaux,chlorureferrique,permanganate).Danslesannes 1850,Leicester,une presseplateauxtoiledshydratelesbouesd'puration mais le systme n'est pas au point et est abandonn en 1858.Il est donc indiscutable que les Anglais sont trs actifs dans le domaine de l'puration (120stationsen1907contre21enAllemagne).Surleplandesides,la philosophiedesAnglaisetdesFranaisestdistincte,lapremiretantsansdoute Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEinfluence par le "cloaca maxima" des Romains. L'annexe 2.1 prsente un descriptif historique de l'volution de la STEP d'Achres, dans l'agglomration parisienne.2.1.4 Brve histoire des techniques d'puration1870 - : lagunageConuenFranceparleDrGirardin,lelagunageseprsentesouslaformed'un bassinconstitudevgtauxpurateursensquence(ledernierlmentestune cressonnire).EnAllemagne,untangpoissonscompltaitlesystme.En1911 (etjusqu'en1950),Strasbourgestdevenulaplusgrandevilleassainieavecun lagunage(procdDrHof),c'estlaSTEPdelaWanzenau.Leprocdest dsormais trs rpandu dans de nombreux pays, en particulier en rgion chaude.1868 : lits bactriens immergs (maximum de 100 l/m2/j)Sur la base de sols reconstitus en laboratoire, Mller Berlin (1865) et Franklin, Londres (1868) imaginent le procd aujourd'hui connu sous le nom de lit bactrien, un premier prototype est ralis (4000 m2 pour 15 000 hab). En 1890, Hazen conduit des travaux sur un filtre gravier qui deviendront clbres la station de Lawrence (Mass., USA). Les 1ers lits sont contact, alternativement immergs puis vids par siphonnage (reproduction de l'pandage agricole des ERU). Le procd Dibdin met enuvre3litsremplisdematriauxgranulomtriedcroissante(souventdu mchefer).Puis,Cameroninventeunnouveauprocdenajoutantunefosse septique (long temps de sjour pour assurer une bonne liqufaction et dcantation) avantfiltration.EnFrance,leDrCalmetteetl'ingnieurBezaultproposentdes procdssimilaires.EnFrance,SergeWinogradskyfaitd'importantesdcouvertes sur la nitrification et l'autotrophie, les lits bactriens nitrifiant trs bien. Pour revenir la place de la fosse septique, l'tape anarobie en tte a conduit en Allemagne des procds ars squentiellement (c'est la filire des disques biologiques).Remarques : il n'y a pas de boue et l'aration est ralise de faon naturelle avec les bulles d'air coinces dans le support les premiers tamis sont installs en 1910 (5 cm de maille), si les champs d'pandage ont permis de traiter les premires eaux uses, les massifsd'infiltration(sablescalibrs)ontpermisd'acclrerlavitessedu processus(arationnaturelle).OnpeutciterWaring,1891etlefiltreDucat (1.2 m/j et H=1.2 m).1900 : lits bactriens percolationNouspouvonsretenirprincipalement2procdsquiontpermisderaliserdes constructions longitudinales : un procd par aspersion avec des orifices sur des conduites poses sur le lit (simple mais coteux), unprocdparaspersionparpontbaladeurvaetvient(simplemais mcaniquement complexe).Les Anglais font beaucoup de recherches : 1- est ralis le premier ajutage projetant l'effluent 2- sontimaginslespremiersdistributeursrotatifs(1896- 1897, Corbet) qui atteignent la vitesse de 6 m/s, 3- petitpetit,destourniquetshydrauliquessont misenplaceen adaptant les techniques de l'irrigation des bassins circulaires. Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEIln'yapasdebouesproduites.Plustard,onperforeleradierpourassurerune aration par haut et bas. Des lits de tourbe furent aussi utiliss (Dr Rouchy au "jardinmodledespandagesdelavilledeParis").Aujourd'hui,leprocdSESSIL (Streau) propose une variante moderne de ces anctres.1904 : la digestion anarobieSurlabasedesobservationsdefermentationdesdchargesetdes"tinettes",les premiresexpriencesontlieuenGrandeBretagneavecTravisetson"hydrolytic tank".Auparavantetds1883,onpeutrappelerlesclbres"vidangeuses automatiques"deMourasquionttviolemmentcombattuesparles"hyginistes". Cameron, en 1895, a t un prcurseur avec la station deExter (GB). C'est en 1907 qu'estbrevetelafameusefosseImhoff.Cetouvrageassuresimultanmentla dcantationdanssoncompartimentsuprieuretladigestiondanslecompartiment infrieur. Ce procd est toujours utilis, avec une nouvelle fracheur grce au bton arm et maintenant aux matriaux composites.Il convient en outre de parler de la digestion des boues produites lors de l'puration des eaux. Ds 1899, la station pilote de Lawrence (USA), des essais sont raliss. En1906,unepremiredigestiondesbouesencuveindpendanteestmiseen uvreBirminghammaislesodeurssontpouvantables.En1911,leprocd devient continu puis en srie en 1912 (2 compartiments), en 1920 (procd Pruss), la cuve est rchauffe grce la chaleur de combustion du biogaz. Mais il est incomplet d'voquer la digestion des boues sans aborder le problme des filasses(cheveux,poils,papierstoilette:12g/hab/j)quis'accrochentauxhlices assurant le mlange. En effet, pour rpondre ces dysfonctionnements, le brassage aubiogazatinvent.Jusqu'en1950,ladigestionanarobiedesbouesesttrs pratiquepourstabiliseretrduirelevolumedesbouesproduites,maisl'nergie commence devenir bon march Encequiconcerne letraitementdesboues,lapremiremoitidu20mesiclevoit quelques exemples de filtration sous pression, mais l'chelle industrielle est atteinte aprslaguerrede39-45aveclaSTEPdeMilwaukee.EnGB,sontprfrsles filtrespressestandisqu'auxUSA,lestechniciensadoptentprfrentiellementles appareilsrotatifsencontinu.Unedernireremarquehistoriqueconcerneles digesteurs raliss au camp de concentration de Auschwitz, construit en 1939...1910 : les boues activesSur la base d'essais de dilution d'eaux d'gouts avec de l'eau de mer en 1893 New York(pidmiedecholraen1892),Fowler,DirecteurdeseauxdeManchester avance l'hypothse que l'puration est l'uvre de bactries et que l'oxygnation est due aux algues. L'exprience suivante est ralise : saturation eau d'gout l'air (oxygnation) dcantation des suspensions extraction du surnageant mlange de la "boue" avec de l'eau d'gout resaturation l'air etc l'eau extraite est purifie"Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEEn 1914, les chimistes Adern et Locket de Manchester dposent le 1erbrevet sur "les bouesactives".En1920,JonesetAtwood,industrielsanglaiscommanditairesde Adern et Locket mettent au point les premires turbines de surface et dfinissent le procdnomm"simplex",quiopreen"continu"etnonplusenmodesquentiel. Cesystmemetenuvreunearationparturbinedesurfaceetunedcantation dansdeszonestranquillisespardflecteur(anctredesbassins-combinsetdu SBR).Plus tard, apparaissent le procd Sheffield par gnration de houle (en service au Mont-Mesly jusqu'en 1970) et le procd Kessener qui mettait en uvre des brosses transversales sur un carrousel. Nous le verrons dans la partie technique de l'expos, mais le procd dit boues actives exige un apport d'oxygne important associ unbrassagenergique(del'ordrede30-40W/m3debassin).C'estpourquoi,de nombreuxdispositifsetprocdsonttimagins,tantdupointdevuede l'efficacit, de la fiabilit, de la souplesse d'utilisation, etcDs1920,destechnologiesparinsufflationd'aironttdveloppes(plaques poreuses analogues aux plaques ciment poreux pour AEP8), puis des tubes poreux en cramique suivis par des plaques idem. Il y eumme une aration par cascade enformedecneavecdesmarchescirculaires!AuxEtatsUnis,lesstationsse dveloppent(SanMarco,Texas:450m3/jen1916;MilwaukeeI:7500m3/jen 1916;Houston,21000m3/jen1918;MilwaukeeII:170000m3/j;Indianapolisen 1925 : 190 000 m3/j et enfin, Chicago en 1927 : 660 000 m3/j !!!).Ces premiers procds taient en gnral issus de recherches appliques et ce n'est qu'aprslaguerreetledveloppementdelabiologiequedegrosprogrsdansla comprhension des boues actives virent le jour. On assiste au dveloppement de 2 coles,l'amricaine,avecdestempsdesjourde36h(fortedensitde population) et la britannique, avec des temps de sjour de l'ordre de 24 h (aration prolonge).En1950,Chudobaconoitdesbassinscombins,alimentationentte, ractivationoutage.Desonct,Pasveermetaupointl'arationprolonge (oxydation totale) et prcise les connaissances sur la nitrification, on ralise alors 2 bassins (1 forte charge suivi de 1 faible charge), c'est la phase endogne.Unpeuplustard,enAfriquedusud,etcomptetenudesproblmesd'eau,de nombreusesrecherchesfurentmenestrstt.Furentdcouvertsladnitrification enzoneanoxieetenzoneendogne,et,plusrcemment,ladphosphatation biologiqueenzoneanarobie.Mais,procdefficaceet"relativement"simple,les boues actives ont des inconvnients (filamenteuses, clarification). 8Adduction en Eau PotableEmmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE2.2 LES PRETRAITEMENTSIlscomprennentclassiquementlesdgrilleurs,lesdessableursetlesdeshuileurs. Ltapedeprtraitementviseliminerlesfractionslesplusgrossirescontenues dansleseffluentsrsiduaires.Denombreuxquipementsutilisspourlpuration des eaux sont galement trs frquemment employs pour protger les quipements disposssurlerseaudassainissement(postederefoulement,dversoir dorage). 2.2.1 DgrillageEn gnral, le dgrillage des eaux rsiduaires est ralis avec des grilles d'entrefer compris soit entre 30 et 100 mm (prdgrillage), soit entre 10 et 25 mm (dgrillage). Ilexisteaussiundgrillageinfrieur10mmralisavecdesmacrotamiseurs rotatifs.Diffrentstypesdegrillessontdistingues,lesgrillesmanuelles(barreauxen gnralinclins)pourdespetitsdbits,lesgrillesautomatiques (barreauxcourbes pour des petits dbits ou droits pour des dbits plus consquents) pour lesquelles le systme de raclage (souvent discontinu) est un rteau qui peut tre situ l'aval ou l'amont. A signaler un type de grille rcent et bien apprci, l'AQUAGARD, qui est enfaitunmcanismeautomatiqueconstitudepeignescourbesraclantsans discontinuerlesespacesinterbarreaux.Etenfin,sontparfoisutilissdestamis (maillede0.250.03mm)quipeuventtreounonrotatifs,etquisonttoujours l'aval d'un vritable dgrillage pour viter leur colmatage.Ledgrillagen'aaucuneactionsurlapollutionassociedesparticulesdetaille infrieurelamailleutilise,maisuniquementsurlapollutionditeesthtique (essentiellement les flottants et en partie sur les suspensions de taille importante), ce prtraitementn'agitparconsquentjamaissurlapollutiondissoute.Ledgrillage exige un entretien rgulier et aussi une bonne gestion des dchets, son efficacit sur les eaux uses domestiques est d'environ 5 10 % pour les MES, et d'environ 5 % pourlaDBO.Danslapratique,ledgrillageestuneoprationessentiellecar pralable des oprations ultrieures exigeant une protection (postes de pompage, vannes, siphons etc..). 2.2.2 Dessablage L'objectif essentiel du dessablage est de retenir les particules sdimentables afin de protgerlesinstallationsdel'aval,lesdptsdesablesrduisantenoutrela dbitancedesconduites.Enthorie,ledessablagevisepigerlesmatriaux denses (d>2) et de taille grenue (diamtre D>0.2 0.25 mm, voire 0.5 mm), c'est direessentiellementdesparticulesminralestypegraviersetsables.Cependant,il estinvitablequ'unepetiteproportiondematireorganiquesoitretenueauniveau de ces matriaux, ce qui engendre des problmes de fermentation en anoxie au fond du bassin, aussi des procds de lavage de sable sont-ils souvent mis en uvre.Auniveaupratique, lacapturedes particulesestobtenue enrduisant leurvitesse, cequipermetdedistinguerlesdessableursrectangulaires(sectionmouillelarge) des dessableurs tangentiels (mise en uvre d'une force centripte).Lesdessableurslongitudinauxsontdimensionnspouratteindreunevitessede particule comprise en gnral ente 0.2 et 0.5 m/s. Ces ouvrages peuvent tre ars ou non afin d'assurer une sparation de la fraction organique fixe sur les sables et Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEles graisses (ce sont alors des dessableurs-deshuileurs utiliss en station d'puration pourdesdbitssuprieursenviron501/s).L'efficacitdesouvragesesttrs variableetdpendenpartiedesconditionsdeconception(hydraulique)etsurtout des conditions de fonctionnement, c'est dire des dbits admis. 2.2.3 DshuilageL'objectif du deshuilage est de retenir les graisses et les huiles (particules de densit plusfaiblequel'eau)afindeprotgerlemilieunaturel.Eneffet,ceslments peuvent former en zone calme une couche fine (souvent irise) en surface qui rduit les changes gazeux eau-atmosphre. Cette opration de sparation est galement essentielle pour protger les installations sensibles situes l'aval (dans les stations d'puration, les corps gras peuvent former des mulsions perturbant notamment les coulements).Lesdeshuileurssontengnraldimensionnspourdesvitessesascensionnelles voisines de 15 m/h, et il en existe de diffrents types : des deshuileurs indpendants installs aprs un dessableur ou des ouvrages combins dessableur-deshuileur. Le premiertypeestsouventutilispour desbassinsderetenuepluviale,lebassinest alors simplement quip de cloisons siphodes. Le second type est plus compacte, il est en gnral utilis dans les stations d'puration et met en uvre une insufflation d'air par fines bulles pour obtenir la flottation des graisses.2.3 LES TRAITEMENTS PHYSICO-CHIMIQUES2.3.1 Dfinitions et caractristiquesLes traitements physico-chimiques traitent les matires collodales ou mulsionnes etgalementlesmatiresensuspensiondcantablesparprcipitationsimultane. Les ractifs chimiques utiliss sont nombreux et varis (voir annexe 2.2).Les collodes sont des particules de diamtre compris entre 0,1 et 0,001 (ceci est la dfinition adopte en France par les traiteurs d'eau) et dont la surface spcifique est compriseentre6.106et6.109m2/m3,cequiinduitdenombreusesractionsde surface. Les collodes sont en gnral les agents de la turbidit et de la couleur des effluents. Il est admis que les collodes ne sont pas retenus par filtration. Les temps de dcantation dans un mtre d'eau stagnante ( 20C) sont compris entre 2 et 200 ans (estims par la loi de Stockes en rgime laminaire).Enpurationdeseauxuses,letraitementphysico-chimiquepeuttreutilispour des effluents prsentant une pollution collodale ou mulsionne importante (= 40% delapollutiontotale),cequipermetd'allgerlepoidsdutraitementbiologique(si celui-ci est ncessaire), et de protger ce dernier de la diminution du rendement de dissolutiondel'oxygne.Letraitementchimiquepermetgalementderduirela fractionnonbiodgradabledelaDCO,etilestengnralpeudpendantdela temprature.D'importantesstationsd'purationfonctionnantsurceprincipeontt ralisesMarseilleetCannes,etbeaucoupdestationssursitestouristiques (importantesfluctuationsdechargesetdedbits).Danslemondeindustriel, nombreuses sont les applications des traitements physico-chimiques.Ces traitements sont aussi appliqus pour traiter avant l'tage biologique les mtaux lourds,etgalemententraitementtertiaire(dphosphatationparexemple).Classiquement, le traitement physico-chimique est dfini comme la suite d'oprations suivantes :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEcoagulation - floculationou prcipitationdcantationou flottationCettesquencesediviseendeuxtemps,d'abordauniveaude l'tatchimiquedes collodes qui sont dstabilises, puis au niveau de la sparation liquide-solide.2.3.2 Comparaison du physico-chimique et de la dcantation simpleAu cours du traitement physico-chimique, la sparation eau-particules est acclre l'aided'adjuvants,cettetechnique,parrapportlasimpledcantation,prsente des avantages et des inconvnients distingus dans le tableau ci dessous.Avantages Inconvnients- compacit de l'installation (temps de sjour rduit, bonne intgration dans le site)- consommation de ractifs (stockage des ractifs)- souplesse d'utilisation (rponse immdiate et pleine efficacit pour les diffrents dbits, fonctionnementintermittent possible)- cots de fonctionnement levs - importante production de boues- rendement meilleur qu'une simple dcantation- efficacit sur les collodes, les MES et le phosphoreEncequiconcerneladcantationsimple,elleestralisedansundcanteur primaire. De trs nombreux brevets existent pour la mise en uvre des dcanteurs.2.3.3 Techniques mises en uvre2.3.3.1 La coagulation- PrincipeLacoagulationapourobjectifd'amorcerl'agrgationdeparticulescollodalesqui prsententuncomportementtrsstableensolution.L'adjonctionducoagulant produitdansunpremiertempsunensemblederactionscomplexesd'hydrolyse, d'ionisationetgalementdepolymrisation,etdansunsecondtemps,une dstabilisationdescollodesparunensembledemcanismescomplexes (compressiondeladoublecouchedeStern,absorptionsetractionsspcifiques ioniques, ractions avec et au sein des prcipits d'hydroxydes). Ilapparatquel'actiondecoagulationseproduitd'autantmieuxquelescations prsentent une forte valence, ainsi Fe3+est dix fois plus efficace que Fe2+(thorie de Schulze Hardy).Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE- Application pratique Lesractifsutilisssontengnrallesulfated'alumine(Al2(SO4)3(H2O)18),le chlorureferrique(FeCl3)etlesulfateferreux(FeSO4(H2O)7),signalergalement l'emploi de l'oxychlorure d'aluminium (Al (Cl)n(OH)mavec n+m =3) et de l'aluminate de sodium (AlO2Na).L'efficacit des ractifs est conditionne par la zone de pH, ainsi, chlorure ferrique et sulfate d'alumine sont-ils injects entre pH 6 et 7,4 et pH 5,5 et 7,4 respectivement, lesulfateferreuxtantemployautourdepH8,79,5.L'utilisationdecessels d'acides forts a pour effet une monte du pH (la formation d'hydroxydes est associe lalibrationd'unproton),cequiimpliquesouventlerecoursdesproduits tampons pour contrler le pH, tels que la soude ou la chaux.Les critres de choix d'un ractif sont de deux natures : le cot et la spcificit. En France, le sulfate ferreux est le moins cher, suivi par le sulfate d'alumine et enfin le chlorureferreux.Lesulfated'alumineetlechlorureferreuxsontlescoagulantsles plus couramment employs, en particulier pour les effluents urbains.La raction de coagulation se ralise en une fraction de seconde, la prcipitation de l'ionmtalliques'effectuantinstantanment,aussiest-ilncessaired'assurerune diffusiontrsrapidedesractifs,cequiestobtenusoitparinjectiondansla canalisation d'amene (au poste de pompage), soit dans un racteur brass (rapide mixing).2.3.3.2.La floculation- PrincipeLes collodes dstabiliss se rassemblent progressivement pour former des flocs qui sontdesagrgatsdetaillesuffisantepourtresparsdelaphaseliquide.Ce phnomne d'agrgation se produit mme sans agitation en raison des phnomnes diffusionnels(mouvementsbrowniens)quiseproduisentdansleprocessusde floculation pricintique (trs lente). L'efficacit de cette agrgation s'accrot lorsque le milieu est mcaniquement agit, c'est la floculation orthocintique, engendre par des gradients de vitesse, et qui est dveloppe dans le traitement physico-chimique. Lafloculationphysiquel'chelleindustrielleestacclreparl'adjonctionde ractifs tels que les polymres fort poids molculaire (M=106) qui forment armature.- Application pratiqueLafloculations'amorceaprsprcipitationducoagulantenhydroxyde.Avecla polymrisation,lescollodesetlesmatiresensuspensionsontprogressivement emprisonns. Lastructureformeasouvent besoind'unfloculantpourtreextraite du milieu. Les polymres utiliss pour la floculation sont souvent des polylectrolytes organiques ou des hydroxydes mtalliques du type ([Fe(OH)3])nou ([Al(OH)3])n.Lesproduitsorganiquesintroduitspouracclrerlafloculationsontdes macromolcules dont le motif de base est souvent l'acrylamide. Ilexistetroiscatgoriesdepolymresfonctiondeleurcharges(lespolymres anioniques sont les plus utiliss, les cationiques ou non ioniques le sont parfois), le choix du ractif optimal fait l'objet, en gnral, de tests en laboratoire.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPELefloculantest introduitau niveau de l'agitateursitudansleracteur,et letemps d'actionestcomprisentre5et20minutes.Lapuissanced'agitationdoitgalement tre contrle afin d'optimiser la croissance des flocs qui est perturbe par des fortes turbulences.2.3.3.3 Essais en laboratoire (coagulation-floculation)Lesconditionsoptimalespourraliserlacoagulation-floculationfontengnral l'objetd'exprimentations.Enpremierlieu,ilconvientdeprocderauxjar-testsqui simulentlesprocessus.Cesessaissontconduitsdansdesfloculateursagits vitesse variable permettant de dterminer les points successifs suivants :- choix du coagulant spcifique,- pH optimal de la raction, dosage optimal du coagulant,- dtermination de la vitesse d'agitation et du temps de contact,- choix du floculant,- dosage du floculant,- temps de contact.Dans un second temps peuvent tre galement menes des tudes trs pointues sur le potentiel zt qui contrle le mouvement et les interactions des collodes. Cesdeuxapprochesconduisentengnraldesrsultatssimilaires.L'annexe1 prsente les principaux consommables utiliss en puration des eaux.2.3.4 Sparation solide-liquideAprs obtention des flocs, l'extraction des particules solides de la solution peut tre ralisepardeuxmthodes:ladcantationstatique(souventlitdeboue)oula flottation(engnralairdissous),lechoixdpendantdespropritsdelaboue forme. Les trois critres suivants sont ainsi distingus :- vitesse de dcantationPourunevitessededcantationdesflocssuprieurs3m/hdonc rapide, la dcantation sera prfre, et pour des vitesses infrieures,les flocs demeurant en suspension, on choisira la flottation.- qualit de la boueSilaboueformeprsentedebonnesaptitudesautassement,on choisira la dcantation. Les concentrations moyennes obtenues aprs dcantationsontcomprisesentre5et100 mg/let,pourlaflottation, entre 40 et 150 mg/l.- prsence de prcipits minrauxDes solides microcristallins peuvent se former au cours des ractions etacclrerladcantationdesflocs,cequicartelasparationpar flottation.2.4 LES TRAITEMENTS BIOLOGIQUESLesprtraitementsphysiquespermettentdliminerlesfractionssolidesgrossires deseauxuses,sansactionsur la partienondcantable.Lestraitementsphysico-chimiques permettent, en plus, dliminer une partie de la fraction soluble. Mais seuls lestraitementsbiologiquespermettent,defaonacceptablesurleplantechnico-Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEconomique, dliminer de faon trs pousse la fraction soluble et organique de la pollution. En effet, les bactries (agent biologique le plus frquemment employ9), en raison de leur taille trs rduite (et de leur capacit dchange membranaire), de leur fortedensit,deleurcapacitdadaptation(fortecapacitdedissminationen gnral)etdeleurforttauxdedveloppement,sontlespluscapablesdpurer efficacement les eaux uses.Nanmoins, pour assurer un fonctionnement efficace de ltage biologique avec ses quipements(agitateurs,pompes,arateurs),ilestleplussouventimpratifde placerdesquipementsdeprtraitementenamontquiassurentainsiunefonction de protection.2.4.1 Dfinitions Lapollutionorganiquecomprendunefractionbiodgradable,laDBO5,etune fractionnonbiodgradableestimeparladiffrenceentreDCOetDBOultime (mesure21jours).Lestraitementsbiologiquesnes'attaquentqu'lafraction biodgradable de la pollution organique qui comprend : des protides (protines en gnral), des glucides (sucres, amidons, cellulose), des lipides et des graisses (esters d'acides gras et d'alcools plus oumoinscomplexesetplusoumoins insolublesdans l'eau et capables de former des mulsions trs stables).Il existe de trs nombreux procds permettant de dgrader la matire organique par voie biologique. On distingue ainsi :- lesprocdsditsarobies(litsbactriens,disquesbiologiques,boues actives, biofiltres...), - les procds anarobies (fermenteurs, digesteurs, biofiltres), - et enfin, les procds extensifs (lagunage)2.4.2 Les procds arobiesLes procds arobies mettent en uvre des bactries htrotrophes qui ont besoin dematireorganiquepourvivreetquiconsommentdel'oxygne.Elless'activent aveclatempratureettransformentlamatireorganiquesolubleennergieeten matireorganiquedesynthseenconsommantO2.Asignalerquecertains htrotrophes peuvent se dispenser d'oxygne et utiliser les nitrates, elles sont alors dnitrifiantes dans une zone dite d'anoxie.L'puration arobie est le mode traitement biologique le plus employ. Les praticiens distinguentdeuxgrandesfamilles(quipeuventdailleurssappliquercertains procds anarobies) : . les cultures fixes (lits bactriens, biofiltres),. les cultures libres (boues actives et variantes).9Pour information, sont galement utiliss des vgtaux (champignons, algues, vgtaux suprieurs) et parfois des animaux (poissons).Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE2.4.2.1 Les lits bactriensLes lits bactriens sont des dispositifs composs d'un mdia sur lequel se dveloppe laculturebactriennepuratoire(c'estlebio-film).Cettetechnique,commenous l'avons vu, est trs ancienne et les premiers systmes ont t mis en uvre ds le dbutdusicleenGrandeBretagne.Depuisenviron30 ans,desmdias synthtiques ont t dvelopps pour amliorer le rendement du procd.Lematriausupportdelabiomasseestencontacttroitavecleseauxuses,le solide est immerg ou arros et l'apport d'oxygne est assur par mise en contact du filmbactrienavecl'airatmosphrique.L'changegazeuxpeutavoirlieudefaon discontinue (lits immergs), ou continue quand l'air et l'eau traversent la masse du lit. On considre les filtres co-courant et ceux contre-courant (lits ruissellement).Diffrents types de matriaux sont utiliss : pouzzolane (taille comprise entre 40 - 80 mm), silex concasss, plastique divers, qui sont arross par un dispositif rpartiteur en gnral mobile (sprinkler) sur le principe des tourniquets hydrauliques (sprinklers). L'alimentationenairsefaitengnralnaturellement.Lesgarnissagesplastiques dveloppent des surfaces leves de l'ordre de 150 200 m2/m3 avec des indices devidesdel'ordrede95%(contre50%pourlesmatriauxtraditionnels).Ces nouveaux procds acceptent d'importantes variations de charges avec des risques rduitsdecolmatage.Enoutre,denouveauxsprinklersmotorissassurentdes vitessesplusfaiblesderotationet,enrelationavecunrecyclagedeseffluents, permettent d'atteindre des rendements suprieurs. EnFranceetpourlesERU,leCEMAGREFrecommandesurleplanpratiqueun traitementprimairel'amontdulitbactriendetypedcanteuroutamisagepour rduire la charge en MES. En terme de consommation lectrique, le procd par lit bactrienesttrsconome(del'ordrede0.6kWh/kgDBOlimin).Surleplan pratique, en France, le CEMAGREF recommande le lit bactrien pour des STEPde capacitcompriseentre300et2000E.H.etletableauci-aprsprsenteleursmthodes de dimensionnement :Objectif sur la DBOType de garnissageCorganique kgDBO/m3.jHauteur mini mChydraulique min.m/hTaux de recyclage mini pleine chargeV ascens. max du clarificateur m/htraditionnel 0.7 2.5 1.0 2 1.2 < 35 mg/l(2000 EH) plastique 0.4 5 1.8 2.5 1.0Al'trangeretpourleseffluentsrsiduairesindustriels,ilconvientdesignaler l'existence de technologies avances dans le domaine des lits bactriens (procds CASACADE). Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE2.4.2.2 Les biofiltresLebiofiltreestunracteurquiraliseenunetapel'purationbiologiqueetla clarificationparfiltrationdel'effluenttrait,cequipermetdes'affranchird'un clarificateuraval,maispasd'unebched'eautraitepourleslavagespriodiques. En effet, la rgnration du biofiltre (limination de l'excs de biomasse) est assure par rgulation avec des technologies similaires celles utilises pour la filtration des eauxpotables.Carsileprocdd'purationparculturefixeestconnudelongue date(voirl'historique),ledveloppementindustrieldeslitsimmergsdatedes annes 1970 sur la base de techniques mises en uvre dans le traitement des eaux potables. Dans le domaine des biofiltres, un important progrs a t ralis quand l'aration a putreralisedirectementdansleracteur(auparavant,leseffluentstaient proxygns).Sur leplan duprocd, lestechniciensdistinguent 3phases (solide, liquideetgazeuse)etlesargumentscommerciauxmisenavantparles constructeurssontgalementaunombrede3(compacit,modularitetflexibilit, rtentiondesMES).Cesavantagesfontdesbiofiltresunetechniquebienadapte danslescasdesitessoumisdefortescontraintes(contexteurbain)ousujets d'importantes variations de charges (zone touristique). Nanmoins, les biofiltres sont limits par la concentration initiale des eaux uses qui ne doit pas dpasser 200 mg/l pour les MES et 400 mg/l pour la DCO.Surleplanprocess,laqualitdesERUimposeengnralunpremiertagede traitementpourrduirelachargeorganique(dcantationprimaire,physico-chimique).Lachargevolumiqueappliqueestdel'ordrede5foiscelleapplique dans les boues actives en raison de la trs forte concentration en biomasse (10 20foiscellesdesBA).L'airprocessestinjectdansleracteurparunrseaude diffuseurs.Commecelaatprcisci-dessus,lefonctionnementnormalimpose deslavagespriodiquescomplexes(cycleetmodalits)quidoiventtre optimiss afind'viterl'entranementdumatriauavecleseauxsalesdelavagetouten conservantunefractionindispensabledelabiomassepourlefonctionnement puratoire. Pour les biofiltres traitant lapollution carbone, une squence de lavage durede1040minutesetcomprendclassiquement3phasessuccessives (dtassage du matriau par insufflation d'air, dcrochage d'une fraction de biomasse par lavage avec un mlange air + eau, rinage l'eau). Le lavage l'air est assur parunrseaudebuseluressousleplancherdesfiltres.Leseauxsales,stockes dans une bche "eaux sales", retournent en tte de station pour tre limines avec le traitement primaire amont.Surlabased'unetudeduCEMAGREFen1995(12cas)etpourunecharge moyenneappliquede l'ordrede7kgDCO/m3.j(m3dematriau), lesrendements moyenssontd'environ67%pourlaDCO,72%pourlaDBOetlesMES.Les vitesseshydrauliquesappliquesdpendentdesprocds,laconsommation lectriqueestdel'ordrede1.1kWh/kgDCOliminetlaproductiondebouesest d'environ 0.41 kg MES/kg DCO limin. La nitrification est possible pour des charges appliques de l'ordre de 0.44 kg NTK/m3.j (DCO/NTK = 10) et les rendements sont alors suprieurs 80 %.Lesbiofiltrestrouventgalementdesapplicationspourletraitementdel'azote(en nitrification et en dnitrification). Ainsi, une opration pilote ralise Achres pour le SIAAP a permis de tester et valider 3 prototypes pour la nitrification tertiaire l'aval Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEd'un traitement par boues actives. La dnitrification est ralis avec des biofiltres de conception similaires sans aration.Les constructeurs franais proposent des "produits" brevets qui remportent un trs netsuccspourlesprojetsenmilieuurbain(plusde40ralisationsen1995).En effet, ces installations sont compactes, donc elles exigent peu de surface au sol (cot levdel'immobilier),lesodeurssontfacilementtraitables(espaceconfin),et permettent donc de proposer d'onreuses solutions dites "zro nuisance".NouspouvonsciterlesprocdsBIOSTYR(OTV),SESSIL(Streau)etBIOFOR (Degrmont).LeBIOSTYRestunsystmecourantascendantdontlematriausupportest constitu de billes de polystyrne expans retenues sous un plafond filtrant muni de crpines.Enprocess,l'eauestadmiselabasedufiltreetressortpardessusle plancher aprs passage dans les crpines. Le lavage est ralis contre-courant ce qui permet d'expanser le matriau vers le bas et les eaux sales sont recueillies la base du biofiltre.LeprocdSESSILestenfaitunlitbactriengarnissageplastiquecomposde bandesdepolythylnerassemblesencheveauxsuspendusunjeude poutrelles en bois imputrescible. Sur chaque bande est appos longitudinalement un filPVCparsoudagechaudqui,aprsrefroidissement,produitunaspectgaufr limitant le collage des bandes.LeBIOFORestunracteurfluxd'eauascendant(co-courant)oaireteau circulent dans le mme sens. Le matriau est de l'argile expans sphrique reposant sur un plancher garni de buselures par lesquelles sont admis les effluents. Le lavage est ralis co-courant.2.4.2.3 Les boues activesCeprocdestleplusrpanduenpurationbiologique,ilsecaractriseparla charge massique Cm exprim en kg de DBO5/kg de matire organique de boue/par jour.Certainsutilisentgalementlachargevolumique,exprimeenvolumed'eau traiteparvolumedebassinetparjour.Lespraticiensconsidrenttroistypesde charge :Type de boues activesCharge massiqueen kg DBO/kg MV.jCharge massiqueen kg DBO/kg MS.jCharge volumiqueen kg DBO/m3.jaration prolongefaible chargemoyenne chargeforte charge0.50 - 0.100.10 - 0.200.20 - 0.500.50 - 1.50< 0.070.07 - 0.200.2- 0.50> 0.50 < 0.350.35 - 0.500.5 1.0> 1.0Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPELachargelaplusfaiblecorrespondaurendementlepluslev,maisaussiau volume de bassin le plus lev. Dans la pratique, on parle aussi d'ge de boues (qui s'exprimecommelasommededeuxfacteursdontl'unestl'inversedelacharge massique),etquigale lerapportbiomassetotaledans le racteursurquantitde biomasse extraite par jour. Enfin, lment essentiel de l'puration arobie, le taux de consommation d'oxygne, exprim en kg par kg de DBO limine, croit avec l'ge de boues.Achaquechargemassiquecorresponduneproductiondebouesbiologiques spcifique,c'estdirequelaquantitdebouesproduitesdpendduniveaude traitement.Pouruntraitementpoussenarationprolonge,ledimensionnement doitconsidreruneproductiondeboues(dites"enexcs")plusfortequepourla faible charge. C'est le soluble qui s'insolubilise. Par ailleurs, ces boues, biologiques etvieilles,sontditesminralises.Car labiomasse,envieillissantsetransformeet se"ratatine",lesubstratvisqueux,quiformeungelautourde labactrie,serduit parpuisementdelanourriturerapidementassimilable(laDBOsolubledepetite taille) tant la biomasse est abondante et affame.Il faut savoir enfin qu'il existe quantit de dispositifs permettant d'incorporer l'oxygne de l'air l'eau. Lesgaziersproposentmmedessolutions"l'oxygnepur".Selon lescas, laprofondeurdesbassinspeutatteindre8mvoire1012plusrarement. Injecter un gaz pression ambiante de telles profondeurs ncessite des dispositifs lourds de production de fines bulles o l'on rencontre des problmes d'chauffement. Pour les bassins de l'ordre de 4,5 m, en aration de surface, les fabricants proposent des turbines lentes ou rapides (acier, polyester), des roues et des brosses. Il existe aussi des systmes injection d'air coupls une agitation, et des systmes base de pompes (jet, jecteur, turbine dprimogne).Lamodeestaujourd'hui auxsystmes"finebulle"defondsdebassinavecdes matriauxsynthtiquessedilatant(rsistanceaucolmatage)etproduisantdes microbulles trs efficaces en matire de transfert en solution. 2.4.2.4 Les bioracteurs membranesEffet de mode ou recherche de la performance optimale dans un espace de plus en pluscher,leBioRcateurMembranes(BRM)connatunrcentsuccsen particulierdansledomainedecertainseffluentsindustriels.Ainsi,lesprincipaux traiteursdeauhexagonauxproposent-ilsdessolutionscombinantleplus frquemment bouesactivesdetypearationprolongeavecunmodule membranairepermettantdassurerlafonction recirculation delaliqueurmixte. Cette tape de concentration dynamique de la biomasse par un systme nergivore etcompacte(23foismoinsdeplace,engnral,quunclarificateur conventionnel !) sopre avec un ou plusieurs module de filtres de type et de nature diffrents.Ilestainsipossiblededistinguerlesfiltresimmergs(technologieOTV VIVENDI WATERS) et ceux sec (DEGREMONT). Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE2.4.3 Aperu thorique de l'puration arobie 2.4.3.1 Mtabolisme et biochimieAfind'liminerlafractionsolubleetorganiquequin'aputreextraitedeseaux rsiduairesparleprocddedcantation,untraitementcomplmentaireest ncessaire.Eneffet,lafractioncollodaledelapollutionorganiquepeuttre insolubilise par des traitements de 2 natures : le physico-chimique, et le biologique.Nousconsidronsiciuniquementlesprocdsbiologiques.Ilconvientderappeler dans un premier temps les grands principes du mtabolisme :K(1)M.O + a'.O2 + N + P a.biomasse nelle+ CO2 + H2O + rsidu soluble non biodgradablebiomasseb(2) Biomasse + b'.O2 CO2 + H2O + N + P + rsidu biologique non biodgradableAvec : a:fractiondusubstrat(DBO,DCO,COT)dgradeetsynthtiseen biomasse a': fraction de substrat oxyd (besoins en nergie)b : fraction de la biomasse dgradable oxyde par jourb' : besoins en O2 pour l'oxydation de la biomasse dgradableK:cintiquedebiodgradationdusubstrat=f(biodgradabilit,biomasse puratrice)Nousallons dsormaisconsidrer les relationsmathmatiquespour l'liminationde la matire organique biodgradable.Ilexisteeneffetdenombreuxmodlesmathmatiquesquiontdmontrque,pour deschargesimportantesenmatireorganique,letauxdedpollutionestune constante. A des charges organiques plus faibles, une corrlation entre ce taux et la concentration est observe et plus la concentration est faible, plus le taux diminue. Pour des substances simples Wuhrmann, Tischler et Eckenfelder ont montr que la ractionestd'ordrezro.Pourdescomposscomplexes,larelationdeMonodest utilise :(-1/Xv) . (dS/dt) = (m/a) . S/(Ks + S)S : concentration en substratm : taux de croissance maxi de la biomasseXv:matirevolatileensuspension(proportionnellaconcentrationde biomasse)Ks:constantedeMonod:concentrationensubstratautauxdecroissance .ma : coefficient de production de la biomasseL'expriencemontreenoutreque,pourunracteurbouesactives,larelation suivante est vrifie par :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPES/So = exp (-Kb.Xv.t/So) avecSo : concentration en substrat de l'eau brute l'instant t=0S : concentration en substrat de la boue l'instant tKb : coefficient de cintique Dans un bassin mlange intgral, on obtient la relation :(So S)/(Xv.t) = K. S/Soet le coefficient K dpend, comme nous l'avons vu du substrat et du type de biomasse. Le tableau ci-dessous prsente quelques donnes empiriques :Type d'effluent K (1/j)Temprature derfrence (C)agroalimentaire patateactate de cellulose raffinerie de ptrole matire organique (1)matire organique (2)fraction soluble des ERU362.69.120.65.88.0202020268202.4.3.2 Quelques formules drives de la thorieLathorieaconsidrinitialementdesracteurssimples(mlangeintgraloua fluxpiston).Danslapratique,lesracteursfontl'objetd'unerecirculationdela liqueur mixte paissie et le systme intgre dsormais un ouvrage supplmentaire, le clarificateurs de boues. La biomasse concentre (en gnral avec 1 facteur 2) est recircule dans le bassin d'aration et permet de contrler la concentration en MV, la charge massique, l'ge deboueet le rendementdedpollution.Ilconvientdsormaisd'introduire lanotion de charge massique Cm, avec :Cm = DBO / Mavec DBO en kg/j M biomasse en kg MV (M = V x C) avec V volume du bassin en m3 et Cm en kg DBO/kg MV/jLaCmestdoncdfiniecommelerapportdelaDBOappliqueparlabiomasse prsente dans le bassin (c'est le fameux F/M ou ratio food/microorganismes).Equivalentdelachargemassique,"A",l'gedeboue,exprimelerapportentrela biomasse totale prsente dans le bassin et la quantit extraite par jour.A = M/AM avecA: en jM en kgAM en kg/jEmmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEApartirdecalculsassezcomplexes(cintiquesetbilansmassiques),etpourun systme recirculation de boue, les formules suivantes sont obtenues :AM = a.FDBO b.Xd.XvXd = X'd/(1 + b.X'n.A) avec :M : biomasse prsente dans le racteur en kgAM : flux de biomasse extrait en kg/jFDBO : flux journalier de DBO traiter en kg/ja : coefficient de synthse organique (0.50 0.60)Xd : fraction biodgradable des MVSX'd : fraction biodgradable des MVS l'instant t=0 (0.8)X'n : fraction non biodgradable des MVS l'instant t=0 (0.2)b : coefficient de cintique endogne (1/j)A : ge de boues (1/j)Ce qui donne : Xd = 0.8/(1 + 0.2.b.A) et1/A = a .R.Cm b.Xvo R est le rendement de dpollution. La relation peut galement s'crire :R = (1/A + b.Xv)/(a.Cm)Le rendement de dpollution est donc proportionnel l'ge de boue.2.4.3.3 Application pratiqueLes traiteurs d'eau ont simplifi la thorie dont ils n'ont retenu que la modlisation de Eckenfelder :AS = Sm + Svi + am. Le 0.75 . b . Sv + 0.17 . N-nitrifiavec :Sm: masse de matires minrales en suspension dans les eaux brutes (environ 25 35 % pour les ERU)Svi:massedematiresorganiquesdifficilementbiodgradablesdansles EB(environ 25 40 % des Matires Volatiles des ERU)Le: masse de DBO5 limine par jourSv: masse de biomasse contenue dans le systme de boues activesam: ratio de production de biomasse partir de 1 kg de DBO5 limine(environ 0.5 0.6 pour les ERU)b: fraction de la biomasse dtruite par autolyse en un jour(0.03 0.10 en fonction de la charge massique)Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE2.4.3.4 Besoins en oxygneEn matire de besoins en oxygne, la formule est la suivante :QO2 = a' . DBO5 + b' . MS + 4.25 . NTK nitrifi(si nitrification)Avec : a' : coefficient pour l'limination de la pollution carbone (kg O2/kg DBO5)b' : coefficient de respiration endogne (kg O2/kg MS)DBO5 : quantit de DBO5 limin en aration en kg/h (la DBO limine en anoxie n'est pas prise en compte)MS : masse de boues en aration (MS = Conc . V)NTK : azote nitrifier en kg/hLe tableau ci-aprs donne les valeurs traditionnelles des coefficients en fonction de la charge massique :Cm kg DBO/kg MS.j 0.05 0.10 0.15a' kg O2/kg DBO5 0.70 0.65 0.60b' kg O2/kg MS 0.05 0.07 0.102.4.3.5 Traitement de l'azoteSi l'on considre la nitrification, l'quation globale est la suivante :NH4+ + 1.86 O2 + 1.98.HCO3- 0.021.C5H7NO2 + 1.041.H2O + 0.98.NO3- + 1.88.H2CO3Cette quation met en vidence la consommation d'alcalinit, ainsi, la nitrification d'1 mg d'ammoniaque consomme 7.5 mg d'alcalinit exprime en CaCO3.Sil'onconsidreladnitrification,l'quationglobaleenbouesactivesfaible charge est la suivante :0.15.NO3- + 0.02.C10H17NO3 + 0.15 H+ 0.0125.C5H7NO2+0.075.N2+ 0.20.H2O +0.13.CO2 + 0.0075.HCO3- + 0.0075.NH4+La dnitrification par respiration endogne donne l'quation suivante :0.05.C5H7NO2 + 0.15.NO3- + 0.15.H+ 0.0125.C5H7NO2 + 0.075.N2 + 0.11.H2O + 0.15.CO2 + 0.0375.HCO3- + 0.0375.NH4+Dansles2cas,l'liminationd'1gd'azotenitriqueentranelaproductionde3.6g d'alcalinit exprime en CaCO3.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPESurleplanglobal,laprsenced'unednitrificationpermetderduirelabaisse d'alcalinit due la nitrification.Dansunsystmeol'eaubruteestutilisepour la dnitrification, la rduction d'1 g de nitrates consomme 3.8 g de DCO.Quelques mots sur les diffrents procds d'limination biologique de l'azote :- systme nitrification seule :boues actives, lit bactrien, disque, tambour, biofiltre ar- systme avec nitrification suivie d'une dnitrificationboues activesaveczoned'anoxie,biofiltreanoxique(apportde Corganique)- systme avec nitrification et dnitrification conjointesboues actives avec syncopage (chenal, carrousel)Sur le plan de la vitesse de raction de la nitrification et de la dnitrification, il existe une cintique lie la temprature (exprime en mg N/g MV.h). Ainsi, 20 C, la cintique calcule est peu prs le double de celle attendue 10 C.Ledimensionnementdesinstallationsbouesactivesavecnit/dnitmetenuvre descalculsassezcomplexesquiconsidrentplusieursparamtres(chargemassique, temprature, taux de recyclage, type d'aration/brassage).2.4.3.6 Traitement du phosphoreLe phosphore des ERU provient pour environ 1.9 g/E.H d'origine alimentaire et pour 2.1 2.3g/E.Hdeslessives.LePTesttraditionnellementliminpardestraitements physico-chimiques :M3++(PO4)3- MPO4quiprcipite(cetteractionentraneunesurproduction d'environ 30 % de boues en ERU standards et le rapport molaire M/P varie entre 1.5 et 2 et M : Fe ou Al).Ilestgalementpossiblederaliseruntraitementlachaux.Danstouslescasle traitement du PT peut tre ralis en pr-prcipitation (amont du bassin d'aration), en prcipitationsimultaneouenpost-prcipitation(aprsleclarificateur:traitement tertiaire).Lerendementattenduestproportionnelaudosagedesractifs, traditionnellement,ilestdel'ordrede5080%.Letableauci-aprsprsenteles avantages et inconvnients de chaque technique :Avantages InconvnientsPrcipitation primaire (pr-)Cots d'investissement rduitsRduction de la charge sur le biologiqueProduction de boues physico-chimiques leveElimination du C pour dnitrificationPrcipitation simultaneFaibles investissementsAugmentation de la production de boues biologiques et MV/MS rduitPost-prcipitationFaible consommation de ractifsTrs bon rendementImpose la ralisation d'un ouvrage et accrot le cot d'investissementNanmoins,ilexisteunprocdd'liminationduPTparvoiebiologiqueassez complexe qui fait intervenir une phase anarobie et qui dpend du rapport Corga/PT et du temps de sjour. La ralisation d'un cycle arobie / anarobie slectionne certaines Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEbactriescapablesdestockerdefortesconcentrationdePTSurleplanpratique,le redox doit tre infrieur 100 mV et le volume non ar (anoxie + anarobie) infrieur 40 % du volume total (ar + non ar). LerendementmoyendesSTEPbouesactivesavecliminationbiologiqueduPT est de l'ordre de 50 %. 2.4.4 La mthanisationLe phnomne de la digestion anarobie est connu depuis au moins le 19mesicle avec Volta qui mit en vidence la prsence de mthane dans le gaz des marais. Sur un plan plus homocentrique, le mme phnomne a t retrouv avec la liqufaction des matires de vidanges des tinettes. En 1993, Mais, si leur connaissance est donc relativementancienne,lacomprhensiondesprocessmisenjeuestrcente.Le procd se produit dans des conditions bien prcises de potentiel d'oxydo-rduction (45C). Lasuitederactions simplifie suivante a t mise en vidence :hydrolyse actognse | mthanognse substrat composs simples acides gras volatils + H2 + CO2CH4 + CO2 + eau +biomasse en excssubstrat: protines, polysaccharides, lipides, composs organiques de synthsecomposs simples: sucres, acides amins, acides gras longAcides Gras Volatils (AGV): acide actique(jusqu' C5)La raction d'hydrolyse, couple aux ractions dites d'acidognse, est ralise par desbactrieshydrolytiques(Bacilliuslicheniformis,Clostridiumsporogenes, Anaerovibriolipolytica)etfermentativesquioprentenanarobieetdgradent (solubilisation)lescomposscomplexesenalcools,AGVetacidesorganiques. L'hydrolyseestunetapelentequidemandeunesimplehomognisation.LepH optimal est de l'ordre de 6,5, le redox de 200 mV.Parlaractiond'actognse(oxydationanarobie),2transformationsparallles sont ralises. D'une part, les AGV produits (acide butyrique C4, acide lactique C3, acidepropioniqueC3,acidepyruviqueC3)sontdcompossenacideactique (CH3COOH).D'autrepart,unautregroupedebactriesproduitH2etCO2.Ces ractionssontrapides(del'ordrede4foisplusvitequel'hydrolyse).Enfait, l'actognse est ralise par 3 groupes distincts de bactries, les homo-actognes(quiproduisentexclusivementdel'actate),lessyntrophes(exigentunetrsfaible concentration en H2) et les sulfato-rductrices (qui rduisent le sulfate en hydrogne sulfur).Enfin,parlaractiondemthanognse,lesAGVetleCO2sonttransformsen mthanegazeux.Enfait,ungroupedebactriesditesmthanognesactoclastes sontl'originede70%dumthaneproduitetunautregroupedebactries hydrognophilesquiutiliseprfrentiellementl'hydrogneetleCO2pourproduire CH4. En culture pure, le redox exig est de l'ordre de 300 330 mV mais, dans un racteur, des valeurs bien suprieures de l'ordre de 50 mV peuvent tre observes (cecipeuttreexpliqupardesconsidrationsd'htrognitdumilieu,c'estla mmechoseavec lesflocsdesbouesactivsd'ailleurs).Ilestparailleurs intressantdesoulignerquelesbactriesmthanognessontdesarchbactries Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEdont les acides amins sont de configuration Lau lieu de D comme pour les autres bactries.Enmilieuanarobie,laquestiondesinhibiteursestcruciale.Ladigestionpeuten effettreralentievoirestoppe par l'accumulationdemtauxlourds(nickel,cuivre, zinc, chrome) et NH4 forte concentration est toxique. Signalons d'ailleurs que les produitsazotsse retrouvent,aprstransformations,sousformed'ionammonium quiassureunrledepouvoirtampon,sonaccumulationtraduitunedrivedupH(qui doit tre compris entre 6.8 et 7.4). Toute baisse du pH doit tre compense par l'apportdechauxparexemple(applicationsindustrielles).Enfin,l'alcalinitestun facteur essentiel du pouvoir tampon du racteur et la teneur alcalimtrique doit tre comprise entre 2000 et 4000 mg/l exprime en CaCO3. Le rapport AGV/TAC est un indicateur de suivi du fonctionnement de la mthanognse, il est optimal pour des valeurs infrieures 0.2 (AGV exprim en acide lactique et TAC en CaCO3).Au niveau des procds industriels, le schma peut tre mis en uvre de diffrentes faonsselonlaconcentrationetletyped'effluentstraiter.Dansletraitementdes ERIconcentres,letraitementsedcomposegnralementen2tapes correspondant2typesderactionsvuesci-dessus(acidognse& mthanognse). En effet, il a t exprimentalement dmontr que le phasage en 2 tapesassuraitunmeilleurrendementduprocess(Massey&Pohlanden1978, Ghosh & Klass en 1978 et Cohen et al en 1980)Mais dans le cas du traitement des boues de STEP, le procd est souvent mis en uvre dans un seul racteur appel "digesteur", racteur pouvant tre doubl par 2 tages similaires en srie (ce quiest diffrent du phasage entapes qui s'applique auxprocessusbiochimiques).Cetyped'applicationseratudiedanslevolet consacr au traitement des boues de STEP.2.4 L'assainissement autonome2.4.1ContexterglementaireEnapplicationdelaDirectiveeuropennedu21mai 1991,repriseendroitfranaisparlaloisurleaudu3janvier1992etsondcret dapplicationdu3juin1994,lesmairesdescommunessontresponsablesdela gestion des eaux uses et pluviales sur leur territoire. La rglementation prcise que touteslescommunessonttenuesdeseconformerlobligationgnrale dassainissement avant le 31 dcembre 2005.Selon larticle 35-III de la loi sur leau du 3 janvier 1992,instituant un nouvel article L 372-3 du Code Gnral des Communes, les collectivits doivent dlimiter les zones dassainissement collectif et les zones relevant de lassainissement non collectif. Danscenouveaudispositifrglementaire,lescommunesmettentenplaceune planification de leur assainissement. Le Schma Directeur dassainissement dfinit le programmededpollutionet,surlabasedeltudedezonage,dveloppeles moyens mettre en uvre en terme de collecte et de traitement des eaux uses et pluviales sur la commune.Outil daide la dcision et de planification, l'tude de zonage permet de prciser lanaturedestravauxetleurprogrammationdansletemps,ilprenddoncen considration les contraintes techniques tout en optimisant les dpenses publiques. Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPECette tude dfinit galement limpact des investissements envisags sur le prix de l'eau, prcisant lvolution de la facture deau paye par tous les abonns.Enrelationaveclespartenairestechniquesetfinanciers duprojet,unSchma DirecteurdassainissementestenfinsoumislaMissionInterServicesdelEau avantlamiseenqutepubliquedudossier,conformmentauxprocduresen vigueur. 2.4.2 Contexte techniqueEn matire dassainissement, les communes composante rurale peuvent recourir diffrentesoptionsplusoumoinsadaptesenfonctiondeleurscaractristiques propres.Selonlescas,lassainissementcollectif(purationcentraliseparboues actives,litbactrien, lagune),semicollectifouautonomepourratreprconis. Danscertainscas,desconventionsavecdautressyndicatsdassainissement peuventtreenvisages.Achaquetypedassainissementcorrespondplusieurs techniques quil convient de matriser pour aboutir des prconisations adaptes.En effet, sans dvelopper une trop longue prsentation du sujet, mais afin dillustrer nosproposparunseulexemple,nouspouvonsrappelerquelqueslmentsqui concernentlassainissementsemicollectif(pourleshabitatsdetypedispers). Conformment larrt du 6 mai 1996, lassainissement non collectif comprend en effetundispositifdeprtraitement(fossetouteeauoufosseseptique)suividun dispositif de traitement (assurant soit lpuration et lvacuation des eaux uses par le sol, soit lpuration seulement avant restitution au milieu naturel superficiel). Parmi lesprocdsdetraitement,lestechniciensdistinguententreautres,letertre dinfiltration, lpandage souterrain, le lit filtrant vertical non drain, le lit filtrant drain flux horizontal, le lit filtrant drain flux vertical et les techniques plus compactes (fosse septique, dcanteur-digesteur).Enoutre,encequiconcerne lesaptitudes dusol lassainissement,ilconvientde se souvenir que les phnomnes dpuration et dinfiltration sont indissociables (une tropgrandepermabilitcauserauneinfiltrationtroprapidesanspuration)etque les processus de colmatage peuvent engendrer des dysfonctionnements au cours du temps sils ne sont pas convenablement pris en compte lors des tudes.Cestpourquoilamatrisetechniqueetbienentenduconomiquedesprocds disponibles est un pralable pour mener bien ltude de Zonage d'Assainissement. Enfin, l'analyse des aspects lis lentretien des installations est un lment clef de la russite du projet.Unetuderalise par le FNDAEet l'OIEauen1997surlescommunesruralesde Franceamontrqueenviron63%deshabitantsraccordsundispositif d'assainissement autonome l'taient avec une fosse septique toutes eaux suivie d'un lit d'pandage sur sol naturel, dispositif prsentant la plus grande fiabilit.Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEIII LES BOUES ET SOUS-PRODUITS3.0 PRELIMINAIREDansletraitementdeseauxuses,plusieurssous-produitssontobtenusquisont extraits diffrentes tapes du process :- les refus de dgrillage- les sables- les boues primaires- les boues physico-chimiques- les boues biologiques3.1 LES SOUSPRODUITS3.1.1 Dchets graisseuxMritentparailleursd'trementionnslesdchetsgraisseuxqui proviennentde3 sources diffrentes et reprsentent 550 000 T/an pour la France :- ERU : 39 % (23 % issus du curage des rseaux, 16 % de l'assainissement autonome),- Restauration : 32 % (bacs graisses),- ERI : 29 % (secteur de la viande, des laiteries & corps gras).La production de graisse moyenne sur une STEP urbaine (sortie dgraisseur) est de l'ordre de 5 l/Eq.hab/an3.1.2 Dchets de dgrillageLesdchetsdedgrillagesontapparentsauxOM(papiers,chiffons,plastiques, bois)etsontdenature trs organique(70 95%).Levolumeobtenuesten fait variableselonlanaturedurseaudecollecte,letypedegrilleetsurtout l'espacement entre les barreaux. Les valeurs suivantes ont t observes :Dgrillage : 40 mm : 2 5 l//Eq.Hab/j 20 mm : 5 10 6 mm : 10 15On peut galement estimer que 100 m3 de ERU produisent en moyenne 3 10 kg de refus 20 40 % de siccit. La teneur en eau du produit goutt est de l'ordre de 80 90 % avec une densit apparente comprise entre 600 et 1200 kg/m3 et un PCI de l'ordre de 12 000 kJ/kg.3.1.3 Les sablesLessablesextraitsauniveaudelaSTEPsontcompossdegraviers,sableset particulesminralesdegranulomtriesuprieure0.2mm.Levolumeproduit dpend du type de rseau (unitaire ou sparatif) et du type de dgraisseur.On considre en moyenne une production de sable de l'ordre de 5 12 l Eq.Hab/an etdensitde1.5.Letableauci-dessousprsentelescaractristiquesdessables avant et aprs lavage :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPETeneur en eau Teneur en MO densitAvant lavage 20 65 % 20 70 % 1Aprs lavage 20 30 % < 30 % 1.4 1.7En moyenne, la concentration d'extraction est de l'ordre de 20 g/l et de 400 g/l aprs gouttage. La littrature avance en outre une moyenne de 10 100 kg de sable 40 50 % pour 100 m3 de ERU traites.Les sables font l'objet d'un traitement de lavage/essorage qui peut faire intervenir :- un hydrocyclone, avec ou sans classificateur vis,- un classificateur vis d'Archimde- un classificateur rteaux3.1.3 Bilan des sous-produitsLetableausynthtiqueci-aprsprsentelesratiosmoyensdesrsidusde l'assainissement :Volume l/Eq.Hab/anMasse MSKg/Eq.hab/anHumiditen %MV/MS en %Produits de curage5 - 12 3 - 8 50 - 70 15 - 30Dessablage STEP4 - 8 4 - 8 10 - 30 10 - 25Graisses 1.4 1.8 0.4 0.7 60 - 80 80 - 90Refus dgrillage 3.2 4.2 1.4 2.0 40 - 55 65 - 80Total 18 - 21 13 - 153.2 TYPOLOGIE ET RATIOS DES BOUES DE STEPPourapprhenderleproblmedesboues,ilfautd'abordprciserunedfinitionet pour cela il convient de considrer les typologies existantes. Nous en considrerons 3 mais d'autres peuvent tre imagines.En considrant d'une part les boues seules et sur la base d'une relation matire sche/eau, il est possible de distinguer plusieurs classes :- boues organiques hydrophiles (ERU, IAA)- boues huileuses hydrophiles (raffinerie, mcanique)- boues huileuses hydrophobes (laminage)- boues minrales hydrophiles (eaux superf., traitement de surface, tannerie)- boues minrales hydrophobes (forage, eaux superf., lavage de gaz)- boues fibreuses (papeterie, pap, ppo)3.2.1 Classifications des bouesEnconsidrantd'autrepartlatraitabilitdesboues,uneclassificationat dveloppeenFrancesurlabasedenormesamricaines,letableauci-aprs dtaille les 4 classes proposes :Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEClasse AClasse B Classe C Classe DDfinition boues primaires, physico-chimiques & forte chargebiologiques mixtes A+ BStabilises en biologiedigestion, stabilisationParamtreAptitude la concentrationexcellent moyenbon faiblemoyen faibleAptitude la stabilisationexcellent bon faiblemoyen bon-Aptitude ne pas fermentermoyen faible bon faible bonTraitabilit trs bonmoyen faiblebon bonEnfin,enconsidrant lasiccitdesboues,uneclassificationatdveloppeque rappelle le tableau ci-aprs aprs :Caractristiques des boues en fonction de la siccit et de certaines propritssiccit caractristiques type de transportboues liquides 1 2 % liquidepompage et citerneboues liquidespaissies8 12 % liquidepompage et citerneboues pteuses 18 30 % pelletable pompage et benneboues solides 30 90 %pelletable, gerbable et mottabletransport par tapisboues sches > 90 %pulvrulante ou granuletransport par tapis ou systme pneumatiqueboues compost 50 60 %pelletable, gerbable et mottabletransport par tapis3.2.2 Ratios de productionde bouesLes ratios de productions de boues en France sont les suivants :Type de boues MS g/Eq.Hab/jVolume l/Eq.Hab/jconcentration % MSMO/MS%PrimairesFracheDigre 50 6030 401.0 1.20.3 0.558 1055 7035 60Mixtes(primaire + lit bactrien)FracheDigre70 7545 501.4 1.50.5 0.757 955 7035 60Mixtes (primaire + boues actives)FracheDigre (anaro. ou arob. thermophile)Digre (anaro. msophile)80 10050 6560 701.6 2.50.8 1.61.2 2.04 54 73 560 7545 6050 65Biologiques (boues actives)FracheDigre45 6030 402 60.6 2.01 22 570 8560 75Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE3.2.3 Types de traitementsdes bouesOprations lmentaires du traitement des bouesOpration ObjectifStabilisationConcentrationStockageHomognisationRepriseConditionnementDshydratationLimiter les nuisances potentielles (odeurs)Rduire le volume d'eau pour faciliter le transportOptimiser la gestion du traitement des boues (extraction / vacuation)Fabriquer un produit de qualit relativement constanteEvacuation Modifier les caractristiques de la boue afin de faciliter la sparation des 2 phases solide/liquideAugmenter la siccit pour obtenir une meilleure qualit de boues (pteuses ou solides)3.3 CONTEXTES REGLEMENTAIRE ET TECHNIQUE DE LA GESTION DES BOUES3.3.1 Cadre rglementaireA l'heure actuelle et dans le sens d'une intensification, la rglementation et sa sur, lajurisprudence,occupentunepartcroissantedanslesrflexionsetlesoprations lies l'environnement, tout particulirement dans le domaine des boues de stations d'puration.Denombreusesconsidrationstechniquesfontl'objetdetextes nationaux mais galement europens. Dans l'esprit des lois, la boues de STEP obissent traditionnellement 2 logiques :- une logique "matire fertilisante"- une logique "dchets"Ces 2 logiques sont mettre en relation avec 2 types de lgislations :- la lgislation "sant publique"- la lgislation sur l'eauEnfin, une nouvelle dimension semble merger, celle qui considre la boue comme un "produit industriel".Actuellement,leproducteurdebouesestconsidrcommeleresponsabledeleur qualitetdeleurdevenir.Acetitre,ilsedoitderespecterlesprincipesde "prcaution"etde"conciliation"quiseulspeuvent garantirlaprennitdelafilire. Surlesujet,uneabondantejurisprudenceconfirmel'importancedelaprocdure. Pour lavalorisationagricole,ceconstatestconfirmpar l'ADEMEquisouligneque "l'lment central de la valorisation agronomique des boues est la bonne gestion, qui Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEs'inscritdansladmarchedudveloppementdurable.Asavoir,lasolutionau problmedesbouespasseparlamiseenplacedeprocduresetde"contrles qualit"associsaudoubleconsensus professionneletsocial.Enfin, lafiabilitdu dispositifetsa"lisibilitexterne"sontgalementncessaireslarussitedetout projet." Le dtail des contraintes rglementaires est prsent en annexe.SurleplanpratiquedanslaCommunautEuropenne,ilconvientparailleursde rappeler que l'interdiction du rejet en mer des boues est entre en vigueur en 1999 tandis qu'une telle mesure a t adopte en 1989 aux Etats Unis (en 1994-95, 25 % des boues de Grande Bretagne taient vacues en mer).Enoutre,laDGEnvironnement travaillesurunnouveauprojetdeDirective europenne(pourremplacercellede1986)surlesbouesafinde"rglementer l'utilisation des boues d'puration en agriculture, de manire viter des effets nocifs sur les sols, la vgtation, les animaux et l'homme." Les consquence techniquesLarglementationeuropenneetplusparticulirementladirectivedu21mai1991 surletraitementdeseauxrsiduairesimposedesniveauxdetraitementsplus pousss et fixe un chancier repris par la rglementation franaise (loi sur l'eau du 3 janvier 1992 et ses textes d'application) et prsent dans le tableau ci-aprs. Ces textes lgislatifs ont des consquences de premier ordre sur la production de boues de stations d'puration, et l'chance 2005 aura un impact certain.Echancier de ralisation des stations d'purationAvant le Zone sensibleZone non sensibleIndustriesagroalimentaires31.12.98 > 10 000 Eq.hab31.12.2000 > 15 000 Eq.Hab > 4 000 eq.hab31.12.20052 000 10 000 Eq.habSur le plan de l'analyse, les diffrents textes lgislatifs prcdemment cits ont pour effet d'induire des consquences marquantes sur la filire "boues".Ces impacts sont prsents ci-aprs :+ amlioration du taux de collecte des effluents urbains domestiques- objectif de collecte suprieure 80% + amlioration de la gestion des rseaux d'assainissement unitaires - rduction du volume d'eaux parasites, - gestion intelligente des dversoirs d'orage+ intgration progressive du traitement des effluents de temps de pluie+ amlioration du niveau de traitement des effluents- traitement de l'azote dans les zones sensibles- traitement du phosphore dans les zones sensibles+ amlioration de la gestion des ouvrages de dpollution- garantiesde performancessur95%dutemps horsvnements exceptionnelsEmmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE3.3.2 Productions de boues actuelles et futuresPrise en compte des spcificits nationalesPuisque la rflexion couvre l'espace europen, il convient de souligner les disparits essentiellesetlesparticularitspropreschaquepays.Atitred'exemple,sontici prsentes quelques diffrences techniques qui illustrent les spcificits propres la France et l'Allemagne.FranceAinsi, la France (densit de 110 hab/km2) comporte 36 500 communes pour un peu plus de 11 500 STEP et une production moyenne de boues par STEP de l'ordre de 70 T MS/an (capacit moyenne : 3 500 Eq.Hab). Les STEP de capacit suprieure 5000Eq.Habreprsententeneffetenviron15%dunombretotaldeSTEPmais produisentenviron45%duvolumedebouestotal(respectivement84%desMS totalesproduites).LaFrancesecaractrisedoncparunparcdeSTEPimportant rapportsapopulationetsonterritoire,cequiexpliquelafaiblecapacit moyenne (grande dispersion des communes).AllemagneEn comparaison, l'Allemagne (densit 230 hab/km2) est forme de 9 000 communes etlaproductionmoyennedebouesparSTEPestdel'ordrede280TMS/an(soit exactement 4 fois l'quivalent franais !). Ceci peut galement se traduire par le fait que la capacit moyenne des STEP en Allemagne est de l'ordre de 14 000 Eq.Hab.Mais si les aspects "gographiques" sont importants, les donnes lies la collecte et l'puration des eaux sont fondamentales pour apprcier la quantit et la qualit des boues. En effet, le type de traitement des eaux (boues actives et ge de boues, typededphosphatation)etlanaturedurseau(unitaireousparatif,prsence d'industriels raccords) exercent des influences majeures sur les boues produites etleursfiliresd'limination.Ainsi,surBordeaux,l'entretiendurseausparatif engendreuneproductiondebouesspcifiquenonngligeabledel'ordrede35 kg/Eq.Hab/an qu'il faudra prendre en considration dans la filire "boues".Les filires de gestion des boues en Europe et aux Etats UnisLe tableau ci-dessous prsente, pour l'Europe communautaire, les principales filires de valorisation et d'limination des boues de STEP urbaines.Destinations des boues au niveau europenSituation actuelle1997Situation future2005Valorisation agricole2 400 000(37 %)4 500 000(45 %)Mise endcharge2 700 000(42 %)1 700 000(17 %)Incinration700 000(11 %)3 900 000(38 %)Mer390 000(6%)0(0 %)Autres230 000(4 %)?Total 6 500 000 10 100 000Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPEEn moyenne, et pour apprcier les flux de boues grer, les spcialistes raisonnent surlespopulationsraccordesetconviennentd'unratiomoyendeproductionde matiresche(MS)contenuedanslesbouesprochede60g/Eq.Hab/jdeMS produite,soit22kg/anenrelationavecuneconsommationeneaupotable(AEP) voisinede150l/eq.Hab/j.Les60g/Eq.Hab/jsontgalementcompareraux1kg d'ordures mnagres/Eq.Hab/j et aux 2.5 kg de dchets industriels/Eq.Hab/j.Pourquantifierl'importancerespectivedesfilires"boues",ilestintressantde rapprocher ces donnes de celles du tableau ci-dessous. En ce qui concerne les Etats Unis et pour largir le dbat, il peut tre soulign, sur la based'uneanalyseduGroupedetravaildelaWEFetdel'EPAenchargedes "biosolids", que la piste agricole semble en voie de devenir la principale filire (20 % du total en 1972, 33 % en 1989 et plus de 36 % en 1995). Il est intressant de noter que les dpenses annuelles "boues" sont estimes 2 milliards USD pour un volume de 5.3 millions de m3. Enfin, titre illustratif, citons le cas de New York, qui, depuis 1992, pand ses boues sous forme de pellets dans les Etats du Texas, du Colorado, de Floride et mme d'Arizona. Par ailleurs (avec une unit de schage oprationnelle depuis1928),lespelletsde412mmdeMilwaukee(Milorganite)produits180 USD/ TMS sont en partie valoriss sur les greens de golf !Modes de Gestion des boues de STEP dansla Communaut Europenne et aux Etats UnisFilire de Gestion des Boues (% du total)production T MS/anAgriculture Dcharge Incinration AutresAutriche 320 000 13 56 31 0Belgique 75 000 31 56 9 4Danemark 130 000 37 33 28 2France 850 000 60 20 20 0Allemagne 2 500 000 25 63 12 0Grce 15 000 3 97 0 0Irlande 24 000 28 18 0 54Italie 800 000 34 55 11 0Luxembourg 15 000 81 18 0 1Pays Bas 282 000 44 53 3 0Portugal 200 000 80 13 0 7Espagne 280 000 10 50 10 30Suisse 50 000 30 20 0 -Grande Bretagne1 075 000 51 16 5 28Etats Unis 5 357 000 36 38 16 10Total/Moyenne 12 000 000 38 43 10 9Source: Chang, Page, and Asano, 1996 (WEF 1998)NB : d'autres valeurs sont proposes par l'IAWQ (donnes WRC, GB)Emmanuel Adler, ACONSULTavril 2005Cours sur l'puration des eaux uses et la gestion des sous-produits de l'assainissement - ENTPE4.3.3 Aperu des techniques & des cotsPour un prestataire de services urbains et compte tenu du type de rmunration des servicesdel'eauetdel'assainissement(analysesquentielledescomposantesdu prix de l'eau au m3), le plus grand soin doit tre apport aux aspects financiers des filiresdegestiondesboues.Pourapprcierlesenjeux,ilconvientd'apprcier plusieurs lments distincts :- le pays et sa rglementation, - le contexte socio-gographique : . la sensibilit du milieu (sensibilit urbaine, associative, agricole),. la dis