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1 Adaptation de la STEP d’Envermeu au traitement du phosphore – INIP 2010 – AgroParisTech

Claire DELAMARE

Delphine FAUGEROUX

Emmanuelle GOUSSOT

Min ZHOU

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Mars 2010


Remerciements

Nous remercions la responsable Aménagement et le responsable Gestion de l’assainissement de la

mairie d’Envermeu ainsi que le responsable du pôle assainissement de la police de l’eau pour leur

accueil et leur disponibilité. Nous tenons également à exprimer notre gratitude envers les

techniciens et responsables des stations d’épuration d’Envermeu, de Fontaine-le-Dun et de

Colleville pour leurs explications lors des visites et le temps qu’ils nous ont consacré. Nous

remercions également la chargée d'opération assainissement de l’Agence de l’eau de Seine-

Normandie ainsi que le technicien opérateur du SATESE pour leur aide, leurs conseils et l’intérêt

qu’ils ont manifesté pour notre projet.


SOMMAIRE

INTRODUCTION....................................................................................................................................7

I.Le milieu : Envermeu et l’Eaulne

..............................................................................................................................................................8

I.1. Envermeu et l’Eaulne .................................................................................................................8

I.1.1. La commune d’Envermeu ...................................................................................................8

I.1.2. L’Eaulne ...............................................................................................................................8

I.2. La réglementation en vigueur ayant un rapport avec le fonctionnement général d’une

station d’épuration en Seine Normandie ........................................................................................9

I.2.1. Contexte règlementaire par rapport à l’Union Européenne ..............................................9

I.2.2. Les zones sensibles à l’eutrophisation..............................................................................11

I.2.3. Les contraintes de rejet en zone sensible.........................................................................11

I.3. Le système d’assainissement de la commune d’Envermeu ....................................................13

I.3.1. Le réseau séparatif............................................................................................................13

I.3.2. Le système de traitement des eaux usées.......................................................................14

II.Scénarios d’adaptation de la STEP au traitement du phosphore et présentation des critères de

comparaison des scénarios................................................................................................................20

II.1. Les différentes technologies de traitement du phosphore en STEP à boues activées...........20

II.1.1. Le traitement biologique .................................................................................................20

II.1.2. Le traitement physico-chimique ......................................................................................22

II.1.3. La méthode combinée .....................................................................................................23

II.2. Critères de comparaison des deux scénarios .........................................................................24

II.2.1. Scénarios envisageables en vue de l’adaptation de la STEP au traitement du phosphore

....................................................................................................................................................25

II.2.2. Scénario 1 : ajout d’un bassin anaérobie et mise aux normes prioritaires .....................26

II.2.3. Scénario 2 : la refonte totale du système d’épuration ....................................................29

II.2.4. Comparaison des scénarios et discussion des résultats ..................................................33


III.Mise en œuvre pratique d’un projet global de restructuration de la station d’épuration

............................................................................................................................................................35

III.1. Les études à envisager et leur coût .......................................................................................35

III.2. Les différentes ressources techniques et financières pour le projet ....................................35

III.3. Les grandes étapes du projet.................................................................................................36

CONCLUSION......................................................................................................................................38

BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................................................39

TABLE DES ILLUSTRATIONS ................................................................................................................41

TABLE DES ANNEXES ..........................................................................................................................43


Abréviations et glossaire

AESN : Agence de l'Eau Seine-Normandie

Déversoir d’orage (By-pass) : Détournement d'effluents vers un collecteur différent de celui

emprunté par temps sec, pour les rejeter directement sans traitement dans le

milieu naturel afin d’éviter un dysfonctionnement important et de longue durée de

la station par temps de pluie.

C. Env : Code de l’environnement

CGCT : Code Général des Collectivités territoriales

COGE : Contrat d'Objectifs de Gestion de l'Eau, organisé par le Département.

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène sur cinq jours : il s’agit d’une estimation de

l’équivalent oxygène de la matière organique présente dans l’eau usée; exprimée en

milligramme d’oxygène par litre.

DCE : Directive-Cadre sur l’Eau

DCO : Demande chimique en Oxygène : appréciation du niveau de pollution organique par

action chimique ; exprimée en milligramme d’oxygène par litre.

DDTM : Direction Départementale des Territoires et de la Mer

DISE : Délégation InterServices de l'Eau (incluant la Police de l’eau et des milieux

aquatiques)

DREAL : Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement

ECM : Eaux Claires Météoriques : eaux de ruissellement parvenant par erreur au réseau

d'eaux usées

ECPP : Eaux Claires Parasites Permanentes : eaux généralement de nappe phréatique

(quelquefois de fuites de réseau d'eau potable) qui parviennent dans un réseau

d'assainissement par faute d'étanchéité de ce dernier.

EH : Equivalent Habitant : désigne un flux de pollution et de débit correspondant en

moyenne à la production de pollution d'un habitant (CGCT, article R 2224-6 :

« Charge organique biodégradable ayant une DBO5 de 60 grammes d’oxygène par

jour »)


FNDAE : Fonds National pour le Développement des Adductions d'Eau

IOTA : Installations, Ouvrages, Travaux, Activités (nomenclature technique de la police de

l’eau et des milieux aquatiques, annexée à l’article R 214-1 du Code de

l’Environnement)

JORF : Journal Officiel de la République Française

MES : Taux de Matières en Suspension ; exprimées en gramme par litre (elles donnent une

indication sur la turbidité de l'eau)

NH4+ : Azote sous forme ammonium ; la présence de cette forme de l’azote est souvent le

signe d’une pollution d'origine domestique ; exprimé en gramme par litre.

NO3- : Azote sous forme de nitrates ; exprimé en gramme par litre

NGL : Azote global : NGL= NTK+ nitrates + nitrites

NTK : Azote sous forme organique et sous forme ammonium

O2 : Oxygène dissous dans l'eau

ONEMA : Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques

POS : Plan d’Occupation des Sols

Ptotal : Phosphore total ; exprimé en gramme par litre

SATESE : Service d'Assistance Technique pour l'Exploitation des Stations d'Epuration.

Organisme dépendant du département instruisant les dossiers de demande de

financements pour les travaux intervenant sur les stations d’épuration.

SIBEL : Syndicat intercommunal du bassin versant de l’Eaulne et des bassins versant côtiers

adjacents.

STEP : Station d’épuration


INTRODUCTION

L’eutrophisation des rivières, lacs et eaux marines demeure un problème majeur en Europe et en

France. Ce processus, qui correspond à un enrichissement excessif du milieu en nutriments,

conduit à un déséquilibre et à l’asphyxie des écosystèmes. Il est en grande partie dû au phosphore,

présent dans les eaux résiduaires urbaines mais aussi industrielles et agricoles. L’élimination de

cette eutrophisation passe donc par une limitation des rejets en phosphore dans les milieux

récepteurs.

Afin de résoudre ce problème, la réglementation s’est renforcée, et ce depuis 1991, avec la

directive européenne eaux résiduaires urbaines (DERU) qui a fixé de nouvelles exigences sur le

traitement des eaux usées. La France, accusant un important retard sur la mise en conformité de

ses stations d’épuration, encourage, via des subventions, les communes à inclure le traitement du

phosphore dans le système d’assainissement de leur station.

La station d’épuration d’Envermeu, commune de Seine-Normandie, rentre dans le cadre de cette

mise aux normes. En effet, cette station de 2 500 équivalents-habitants rejette ses eaux traitées

dans la rivière de l’Eaulne, et elle n’a, à ce jour, pas de filière de traitement du phosphore.

L’objectif de notre étude est de proposer des solutions pour adapter cette station à la mise en

place d’un traitement du phosphore afin de respecter les nouvelles normes de rejet à venir. Pour y

répondre, nous avons réalisé, en l’espace de deux mois, un travail d’enquête et d’analyse,

complété par trois visites de trois jours sur le terrain. Nous avons commencé par une étude

générale du milieu et des enjeux existants dans la région quant à la problématique de l’eau. Notre

zone d’étude concerne l’ensemble du bassin versant de l’Eaulne, et notre groupe s’est focalisé

plus particulièrement sur la commune d’Envermeu. La deuxième visite sur le terrain nous a permis

de poser les fondements de notre projet, tout d’abord par la définition des attentes exactes de la

commune et de la Police de l’eau, puis par la visite de la station d’épuration d’Envermeu. Enfin,

lors de notre troisième et dernière visite, nous avons abordé plus précisément la question des

financements, et entamé l’élaboration des schémas que nous allions adopter pour la « mise aux

normes ». Cela a été rendu possible grâce à des entretiens avec l’Agence de l’eau, le Service

d'Assistance Technique pour l'Exploitation des Stations d'Epuration (SATESE) et à la visite de deux

autres stations d’épuration ayant mis en place une filière de traitement du phosphore.

Ces sept rendez-vous réalisés sur la zone d’étude [Annexe I], et étayés par des recherches

bibliographiques ainsi qu’une analyse des données, nous ont permis de proposer deux scénarios

distincts quant à notre problématique. Afin de les cerner au mieux, nous commencerons par

réaliser un état des lieux présentant la réglementation et la station d’épuration. Après avoir

présenté deux propositions d’adaptation de la STEP au traitement du phosphore, et les avoir

confrontées l’une à l’autre, nous terminerons par un récapitulatif des démarches à entreprendre

pour leur éventuelle réalisation.


I. Le milieu : Envermeu et l’Eaulne

I.1. Envermeu et l’Eaulne

I.1.1. La commune d’Envermeu

Envermeu est une commune française du département de la Seine-Maritime (76). D’après le

dernier recensement réalisé le 22 février 2010, le nombre d’habitants est de 2251. La population

reste relativement stable depuis 2005 malgré une forte rotation de la population. Par ailleurs,

aucune variation saisonnière n’est observée. Du fait qu’elle n’appartient à aucun établissement

public de coopération intercommunal ayant une compétence spécifique dans le domaine de la

gestion des eaux usées, la commune d’Envermeu est indépendante pour cet aspect. Par

conséquent, la commune est autonome financièrement dans le domaine de l’assainissement.

I.1.2. L’Eaulne

L’Eaulne est une rivière de plus de 45 kilomètres de long qui traverse 20 communes au sein du

département de la Seine-Maritime. Dans son bassin versant, quatorze stations d’épuration sont

déjà mises en service pour traiter les eaux usées, dont trois rejettent leurs effluents épurés dans

l’Eaulne : les stations de Londinières, St. Germain-sur-Eaulne et Envermeu [Annexe II].

Concernant la qualité du cours d’eau, peu de données sont disponibles car il y a peu de points de

mesure le long de cette rivière. Néanmoins, il est à noter que d’après l’Agence de l’Eau Seine-

Normandie, le phénomène d’eutrophisation n’est pas présent en aval du fait de son fort débit.

Selon les données provenant de la station de mesure hydrométrique de Martin-Eglise, située en

aval d’Envermeu, le débit moyen annuel est de 3,3 m3/s avec un minimum inférieur à 2 m3/s en

période d’étiage (Figure 1).

Figure 1 : Débit journalier et mensuel en 2009 enregistré à la station hydrométrique de Martin-

Eglise [Référence : www.hydro.eaufrance.fr].


Grâce aux données de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie, deux points de mesure (Envermeu et St

Martin-Eglise), situés respectivement avant et après le rejet de la station d’épuration (STEP)

d’Envermeu comme illustré en Annexe III, nous permettent d’analyser l’impact éventuel du rejet

sur la qualité du milieu récepteur. En considérant trois paramètres indicateurs de qualité (Ptotal,

NGL, NTK) (voir Annexe IV), nous pouvons conclure que le rejet de la station d’épuration

n’engendre pas de dégradation significative de l’Eaulne [Agence de l’Eau Seine-Normandie, 2010].

Ce résultat n’est pas surprenant compte tenu du débit nominal du rejet de la station d’épuration

(375 m3/jour, soit 0,0043 m3/s), beaucoup plus faible que le débit moyen de la rivière (3,3 m3/s) et

même que le débit minimal observé en 2009 (1,43 m3/s) [voir données de débit en Annexe V]

[SATESE, 2008. Ainsi, quand les eaux de rejet arrivent dans l’Eaulne, l’effet de la dilution est

suffisamment important pour ne pas engendrer d’altération de la qualité de la rivière.

I.2. La réglementation en vigueur relative au fonctionnement général d’une

station d’épuration en Seine-Maritime

I.2.1. Contexte réglementaire par rapport à l’Union Européenne

La réglementation sur l’assainissement est actuellement fortement encadrée au niveau européen.

La directive européenne 91/271/CEE du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux usées

urbaines (DERU) a ainsi fixé des prescriptions minimales européennes pour l’assainissement

collectif des eaux usées domestiques.

La transposition dans le droit français de cette directive a été effectuée dans le Code général des

collectivités territoriales (CGCT), mais aussi par la loi sur l’eau du 3 janvier 1992 et son décret

d’application n° 94-469 du 3 juin 1994, codifiés en 2000 dans le Code de l’Environnement (C. Env.)

(1) ; ce sont les textes fondamentaux qui guident les communes dans ce domaine. Depuis cette loi

de 1992, l’assainissement est une compétence communale obligatoire (service chargé de la

collecte, du transport et de l’épuration des eaux usées domestiques ainsi que de l’élimination des

boues en tant que déchets).

Plusieurs arrêtés interministériels à contenu technique, dont deux arrêtés datant de 1994 et 1996,

et en dernier lieu par l’arrêté du 22 juin 2007 (2) qui remplace et abroge les arrêtés de 1994 et

1996, ont découlé de ces textes de rang supérieur transposant la DERU.

Il convient de signaler que la France est menacée d’une deuxième condamnation par la Cour de

Justice de l’Union Européenne pour non respect de cette directive au niveau national, assortie

d’une menace de lourdes sanctions financières [Annexe VI]. La DISE sera donc attentive à la

contribution de la STEP d’Envermeu, reconstruite ou non, aux objectifs de la DERU quant à

l’impact des eaux usées sur la qualité de l’Eaulne, de l’Arque et des eaux côtières dieppoises.

1 CGCT, articles L 2224-6 à L 2224-11-6, R 2224-6 à R 2224-18. C. Env., articles L 211-2, R 211-94 & R 211-95.

2 Arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport, au traitement des eaux des agglomérations d’assainissement

ainsi qu’à leur surveillance (JORF du 14 juillet 2007).


La DERU n’est pas la seule directive européenne en jeu dans cette question locale. La

réglementation applicable aux STEP relève en effet aussi de la police de l’eau et des milieux

aquatiques en vertu de l’article R 211-46 du Code l’Environnement. L’arrêté de 2007 articule ces

deux préoccupations. Cette police administrative spéciale attribuée au préfet de la Seine-Maritime

et assurée par la DISE intégrée à la DDTM met en jeu la rubrique 2.1.1.0. de la nomenclature dite

IOTA (« installations, ouvrages, travaux, activités ») annexée à l’article R 214-1 du Code de

l’Environnement. Or les arrêtés préfectoraux d’autorisation ou d’opposition à une déclaration

préalable doivent intégrer les objectifs fixés par la directive-cadre sur l’eau (DCE) de 2000 (3), qui

est la seconde directive à conditionner les performances de la STEP d’Envermeu en matière de

qualité de l’effluent rejeté au regard de l’objectif de qualité chimique et écologique assigné à

l’Eaulne.

Dans le cas particulier de la STEP d’Envermeu, la charge polluante à traiter est de 150 kg de DBO5

par jour ; cette valeur étant comprise entre 120 et 600 kg de DBO5 par jour, la STEP dépend de

l’article R-214-1 du chapitre IV « activités, installations et usages du Code de l’Environnement ». Il

résulte de ce régime que, quel que soit le scénario envisagé pour l’adaptation de la STEP au

traitement du phosphore, un dossier « loi sur l’eau » est nécessaire, et le préfet peut imposer des

prescriptions techniques différentes de celles qui sont présentées par la commune. C’est pourquoi

la DISE formule un « avis réglementaire » préalablement au dépôt officiel du dossier de demande

d’autorisation préalable : celui-ci a pour but d’éviter au pétitionnaire - ici la commune d’Envermeu

- un refus préfectoral.

En termes de contenu, la décision de la police de l’eau et des milieux aquatiques va

nécessairement prendre en compte les prescriptions du Schéma Directeur d’Aménagement et de

Gestion des Eaux (SDAGE) applicables à l’Eaulne, prises en tant que telles ou dans le contexte du

bassin versant élargi à l’Arque et ses affluents, ceci dans le but d’assurer le respect des objectifs de

qualité écologique et chimique du cours d’eau fixés à l’horizon du 22 décembre 2015 par la DCE.

Le SDAGE fixe ainsi des objectifs de bon état écologique et chimique à atteindre d’ici 2015 pour

l’aspect écologique et d’ici 2027 pour l’aspect chimique (4).

La transposition de la DCE a été récemment complétée par trois arrêtés ministériels articulant

avec le SDAGE Seine-Normandie l’ensemble de la méthodologie relative à la réalisation de ces

objectifs et les processus à suivre pour y parvenir (5). Ces trois textes, aux annexes longues et au

3 Directive 2000/60/CE du 23 octobre 2000 modifiée établissant un cadre pour une politique communautaire de l’eau,

dite “DCE”.

4 Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux - Annexe 4 : Objectifs retenus par masse d’eau ; Tableau

4.1 : Objectifs d'état pour les masses d'eau rivière.

5 Arrêté du 12 janvier 2010 relatif aux méthodes et aux critères à mettre en œuvre pour délimiter et classer les

masses d’eau et dresser l’état des lieux prévu à l’article R 212-3 du Code de l’environnement (JORF du 2 février 2010).

Arrêté du 25 janvier 2010 établissant le programme de surveillance de l’état des eaux en application de l’article R 212-

22 du Code de l’Environnement (JORF du 24 février 2010). Arrêté du 25 janvier 2010 relatif aux méthodes et critères


contenu intégralement scientifique et technique, sont articulés entre eux ; certains passages des

deux arrêtés du 25 janvier 2010 (« programme de surveillance » et « méthodes et critères

d’évaluation » de l’état écologique et chimique) sont pertinents pour notre sujet, et vont

influencer l’avis réglementaire de la DISE :

- annexe 5, point 1.2.1. de l’arrêté « programme de surveillance » : préconisations pour les

méthodes utilisées pour le contrôle des éléments physico-chimiques de qualité, paramètres ou

groupes de paramètres (eaux de surface) : NTK et phosphore total, entre autres ;

- annexe 3, point 1.2. de l’arrêté « méthodes et critères d’évaluation » : modalités d’évaluation

de l’état des « éléments physico-chimiques généraux » de qualité de l’état écologique pour les

eaux douces de surface. Ces éléments « interviennent essentiellement comme facteurs

explicatifs des conditions biologiques » de la rivière, plus précisément dans le positionnement

de l’Eaulne et de ses tronçons entre les sites sélectionnés, au titre du programme de

surveillance établissant les seuils liés aux 5 classes d’état écologique de la rivière (de « très bon

à « mauvais ») [Annexe VII].

On peut en déduire de façon prévisionnelle le contexte dans lequel la police de l’eau examinera le

dossier du projet de la STEP d’Envermeu modifiée au regard des rejets au site de surveillance fixé

par le programme de surveillance adossé au SDAGE, et comprendre d’ores et déjà que

l’amélioration de la situation quant au phosphore se doublera d’une préoccupation quant à

l’azote. La performance de la nouvelle STEP, conditionnée par les choix techniques effectués,

devra contribuer à l’amélioration des milieux aquatiques préconisée par la DERU, toutes choses

égales par ailleurs, c’est-à-dire en tenant compte des rejets des autres STEP situées en amont

d’Envermeu dans le bassin versant.

I.2.2. Les zones sensibles à l’eutrophisation

Par application de la DERU, l’article R 211-94 du Code de l’Environnement impose l’identification

des zones sensibles à l’eutrophisation « dans lesquelles les rejets de phosphore, d’azote, ou de ces

deux substances, doivent, s’ils sont cause de ce déséquilibre, être réduits ». Cette disposition

s’applique au bassin Seine-Normandie dont l'ensemble des masses d'eaux de surface

continentales et littorales est classé en zone sensible d’après l’arrêté du 23 décembre 2005.

L’Eaulne, dans laquelle la STEP d’Envermeu rejette des effluents, est donc concernée par cette

inscription en zone sensible à l’eutrophisation.

I.2.3. Les contraintes de rejet en zone sensible

D’après le CGCT (article R 2224-11), « les eaux entrant dans un système de collecte des eaux usées

doivent […] être soumises à un traitement avant d'être rejetées dans le milieu naturel ». Cela va

d’évaluation de l’état écologique, de l’état chimique et du potentiel écologique des eaux de surface pris en application

des articles R 212-10, R 212-11 et R 212-18 du Code de l’environnement (JORF du 24 février 2010).


concerner essentiellement la « demande biochimique en oxygène » (DBO), la « demande chimique

en oxygène » (DCO), les matières en suspension (MES), le phosphore total (Ptotal) et l'azote (N).

Dans le cas des rejets d’agglomérations de plus de 2 000 EH en zone sensible à l’eutrophisation, les

obligations d’épuration des eaux usées sont plus contraignantes sur l’azote et le phosphore, et

entraînent donc un traitement plus poussé pour abattre de manière performante et satisfaisante

ces deux éléments. Pour ces stations de capacité supérieure à 2 000 EH, les objectifs de traitement

des substances polluantes sont fixés par le préfet (6) et des seuils de traitement pour le phosphore

et l’azote sont exigés.

L’arrêté interministériel du 22 juin 2007 fixe les prescriptions techniques applicables aux ouvrages

d’assainissement collectif en général ou non collectif dans certains cas exceptionnels. Parmi ces

prescriptions, certaines concernent les performances épuratoires de la station. En effet, les valeurs

limites de rejet de la station d'épuration doivent permettre de satisfaire aux objectifs de qualité

des eaux réceptrices, hors situations inhabituelles. Ainsi, pour des stations traitant une charge

brute de pollution organique supérieure à 120 kg/j de DBO5, telle la station d’Envermeu (celle-ci

traite 150 kg/j), les performances minimales sont indiquées dans le Tableau 1.

Tableau 1 : Concentrations réglementaires en vigueur pour la STEP d’Envermeu

(et toute station traitant plus de 120 kg/j de DBO5).

Les niveaux de traitement requis sont fixés en fonction de la taille des stations d’épuration et de la

sensibilité du milieu récepteur du rejet final. Pour des stations de capacité réduite (comme celle

d’Envermeu), les niveaux de rejet sont déterminés par les communes dans le cadre d’un dossier

« loi sur l’eau » qui s’appuie sur des études du milieu récepteur. Ce dossier est ensuite transmis à

la DISE, qui, après consultation de syndicats, de la Direction Régionale de l’Environnement, de

l’Aménagement et du Logement (DREAL), et de l’Office National de l’Eau et des Milieux

Aquatiques (ONEMA), le validera (ou non), et acceptera (ou non) les niveaux de rejet proposés par

la commune, en vertu d’une convention passée avec l’État pour l’exercice de la police de l’eau et

des milieux aquatiques.

6 CGCT, article R 2224-14.


I.3. Le système d’assainissement de la commune d’Envermeu

La commune est équipée d’un système séparatif de collecte des eaux, c'est-à-dire que la collecte

des eaux usées et pluviales se fait par un réseau composé de deux collecteurs séparés, dont un

pour les eaux usées. Ces dernières sont ensuite acheminées vers la station de traitement via un

réseau de collecte dédié (le transfert des effluents est assuré par six postes de refoulement),

tandis que les eaux pluviales sont quant à elles recueillies dans un autre réseau de collecte bien

distinct et ne sont pas acheminées vers la station d’épuration (elles son rejetées directement dans

la rivière après collecte). Le système général d’assainissement de la commune [Annexe VIII] est

donc composé d’un réseau spécifique à la récupération et à la conduite des eaux usées

domestiques vers la STEP, d’un réseau destiné aux eaux pluviales qui ne sont pas traitées par la

STEP, et d’un système de traitement des eaux usées - la STEP - situé en contrebas à l’ouest du

centre ville, au bord de l’Eaulne [SETEGUE, 2006]. Il n’y a pas de bassin d’orage ni de bassin

tampon ce qui peut expliquer les surverses ponctuelles dans l’Eaulne.

I.3.1. Le réseau séparatif

D’après l’étude diagnostique réalisée en 2006, le linéaire du réseau d’eaux pluviales est de 5 km

alors que celui de collecte des eaux usées est de 14 km. Ce dernier couvre le centre bourg excepté

la rue Saint-Laurent comptant 120 habitants. Ainsi 2 194 habitants sont raccordés à la STEP, soit

un nombre de 737 abonnés d’après une évaluation faite par VEOLIA, l’ancien gestionnaire de la

STEP (fin du contrat en mai 2009).

Le réseau de collecte des eaux usées présente un certain nombre de dysfonctionnements tels des

postes de production de sulfure d’hydrogène (H2S), des présences de dépôts, des fuites ou des

mauvais raccordements [SETEGUE, 2006]. Par ailleurs, il a été constaté en tête de station des

arrivées d’eaux claires parasites (c'est-à-dire des eaux de pluie ou de ruissellement), par temps sec

mais aussi surtout par temps de pluie [voir Annexe IX] [SATESE, 2009]. De plus, d’après le bilan

d’auto-surveillance [voir Annexe X], des surverses peuvent survenir sur le réseau (rue de

Torqueville dans le bourg, ou à l’amont de la station). Enfin, on suspecte des raccordements

d’activités non domestiques sur le réseau étant donné les forts taux de MES, NTK et Ptotal en

entrée ainsi qu’un rapport DCO/DBO5 anormalement élevé pour une STEP urbaine (rapport

fréquemment supérieur au seuil maximal fixé à 3 comme illustré sur la Figure 2 - ce rapport donne

une indication de la charge en matière organique biodégradable des effluents : pour des eaux

usées domestiques il est généralement d’environ 1,5 à 2 ce qui correspond à une biodégradation

facile) [SATESE, 2009]. Il s’agirait d’activités de pressing, charcuterie, boucherie, et/ou garagiste

situées à Envermeu [SETEGUE, 2006].


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

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janv

26-

févr

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juin

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juil

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sept

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oct

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nov

DC

O /

DB

O5

Figure 2 : Rapport DCO/DBO5 indiquant la charge en matière organique biodégradable des

effluents - données 2009 de l’auto-surveillance [Annexe X].

Le réseau est donc vieillissant. C’est pourquoi la mairie a déjà engagé des études et signé des

marchés avec des entreprises pour la réhabilitation impérative de ce réseau avant de pouvoir

envisager son extension à la rue Saint-Laurent dans un ou deux ans. Les travaux sur le réseau de

collecte des eaux usées existant devraient débuter dans le courant de l’année 2010.

I.3.2. Le système de traitement des eaux usées

La station d’épuration d’Envermeu a une capacité nominale de 2 500 EH pour un débit nominal de

375 m3/j. D’après les données mensuelles de l’autosurveillance mise en place en janvier 2009, le

débit moyen est de 167 m3/j [Annexe X]. Elle est en service depuis 1983 (27 ans), et est gérée en

contrat d’exploitation par la société IKOS HYDRA, et ce depuis mai 2009.

Cette station est de type boues activées en aération prolongée, c'est-à-dire qu’une grande

quantité et une grande variété de micro-organismes, présents dans les eaux usées, participent à

leur dépollution en s’agglomérant en flocs autour des particules polluantes. Il s’agit de "biomasses

épuratrices". Ces flocs sont alors séparables de l’eau par gravitation. La non-aération (situation

d’anaérobie) permet le stress des biomasses épuratrices qui, par la suite (en phase d’aération),

seront d’autant plus activées et efficaces en termes de capacité épuratoires.

L’emprise au sol totale de la station actuelle est de 3 680 m², la hauteur d’eau (bassin d’aération et

clarificateur concentriques : voir Figure 3) est de 2 m et le volume de 455 m3.


Figure 3 : Vue des bassins d’aération (annulaire) et de clarification (au centre)

de la STEP d’Envermeu.

Le traitement des effluents a été étudié, à l’origine, pour éliminer la matière organique (en

suspension ou dissoute) ainsi que l’azote organique et ammoniacal. Cela se fait en différentes

étapes schématisées ci-dessous (Figure 4).

Figure 4 : Schéma de fonctionnement de la STEP d’Envermeu.


Plusieurs phases successives permettent d’abattre les diverses formes de pollution des eaux

usées. Tout d’abord les éléments solides ou particulaires sont éliminés ainsi que les graisses et les

sables : il s’agit des prétraitements. Par la suite, un procédé biologique à cultures libres (biomasse

épuratrice ou boues) permet d’abattre la charge polluante dissoute constituée essentiellement de

matière organique. Enfin, la phase de clarification permet la séparation des boues des eaux usées

traitées avant que celles-ci ne soient rejetées dans l’Eaulne.

La phase de prétraitement permet l’élimination successive des déchets physiques, des graisses et

des sables. Le dégrillage consiste à faire passer les eaux usées à travers un casier mécanique

(Figure 5) afin de retenir les plus gros déchets, qui ne pourront pas être traités par le système des

boues activées. Ces déchets sont envoyés vers un centre d’enfouissement également géré par

IKOS HYDRA.

Figure 5 : Vue du dégrilleur en entrée de la STEP d’Envermeu.

Ensuite, les eaux usées passent à vitesse réduite dans un bassin de dessablage-dégraissage (Figure

6) : les graisses sont raclées en surface par un bras mécanique avant d’être évacuées vers la STEP

de Dieppe, alors que les sables tombent par gravitation au fond du bassin où ils sont aspirés et

redirigés vers la STEP de Bolbec. Cette phase de prétraitement permet d’éliminer 30 à 40% des

graisses totales, ainsi qu’une partie des matières en suspension.

Figure 6 : Vue du bassin de dessablage-dégraissage de la STEP d’Envermeu.


Suite à ce prétraitement, il reste dans les eaux une charge polluante dissoute – essentiellement

des matières organiques – et des matières en suspension (MES). Le principe des « boues activées

en aération prolongée » repose sur l’action de micro-organismes présents dans les eaux usées et

capables d’abattre les charges polluantes. Ce procédé est donc dit « biologique à cultures libres »

[ADEME].

Les bactéries se développent dans le bassin annulaire, alimenté par les eaux usées prétraitées et

oxygénées séquentiellement par le pont-brosse (Figure 7). Les bactéries en suspension sont donc

en contact permanent avec les matières polluantes dont elles se nourrissent en présence

d’oxygène. Le carbone est alors transformé en CO2 et l’azote en nitrates (étape de nitrification).

Notons que la phase de dénitrification, qui permet de transformer les nitrates en nitrites puis

diazote gazeux (N2), n’est pas prévue sur cette station ; toutefois cette phase se produit

partiellement lors des périodes de non-aération dans le bassin annulaire. De la même manière,

bien que cette station ne soit pas conçue pour traiter spécifiquement le phosphore total, les

résultats de l’autosurveillance font apparaître un abattement conséquent de cet élément (voir

Annexe X : abattement moyen en 2009 de 79,9 %) [IKOS HYDRA, 2009].

Figure 7 : Vue du pont brosse sur le bassin d’aération annulaire de la STEP d’Envermeu.

Les amas de bactéries constituent ce que l’on nomme les « boues ». Leur temps de séjour dans le

bassin d’aération est corrélé à la qualité des eaux usées qui arrivent à la STEP. En effet, comme

déjà mentionné, suite à de probables raccordements d’activités non domestiques sur le réseau, la

qualité de ces eaux usées présente parfois des teneurs en matières en suspension et phosphore

trop élevées par rapport au nombre d’habitants reliés au réseau, ainsi qu’une valeur du rapport

DCO/DBO5 anormalement haute (supérieure à 3) [SETEGUE 2006]. Par ailleurs, l’arrivée

occasionnelle d’eaux claires parasites dilue les eaux usées. Ainsi on ne peut donner ici de temps de

séjour moyen des boues.

Suite au passage des eaux usées dans le bassin d’aération où la biomasse épuratrice est activée

(par l’aération sous l’action du pont brosse) en vue d’abattre les matières organiques, les eaux

passent par sous-verse dans le bassin de clarification au centre de l’ouvrage. Il y a là une

séparation de l’eau traitée et des boues par décantation. De même que précédemment, le temps

de séjour des eaux dans ce bassin, où la vitesse des eaux est fortement réduite, est dépendant de

la qualité des eaux entrantes ; il n’est donc pas possible de donner une valeur moyenne.


Pour conserver une quantité constante et suffisante de bactéries épuratrices dans le bassin

d’aération, une grande partie des boues extraites du clarificateur est renvoyée dans le bassin

d’aération [ADEME]. Le surplus de boues engendré par l’activité biologique est évacué depuis le

clarificateur vers le puits à boues. De là les boues sont redirigées vers un silo à boues où a lieu un

épaississement gravitaire ; les eaux septiques récoltées, séparées des boues, sont redirigées en

tête de station. Les boues ainsi épaissies subissent un traitement de déshydratation

supplémentaire : après ajout d’un polymère épaississant, les boues sont filtrées sur un filtre à

bande ; les boues ainsi déshydratées sont évacuées vers le centre de co-compostage de la société

IKOS HYDRA à Fresnoy-Folny. Les boues y sont acheminées une dizaine de fois par mois par des

camions-bennes (Figure 8). Le co-compostage consiste à composter un mélange de boues avec des

déchets verts.

Figure 8 : Vue du système d’évacuation par benne des boues agglomérées sur la STEP d’Envermeu.

La station d’épuration d’Envermeu fonctionne correctement dans sa globalité. Le type de

traitement des eaux usées par procédé biologique à cultures libres est en effet bien adapté aux

STEP urbaines de capacité supérieure à 2 000 EH [ADEME]. De plus, la population raccordée étant

d’environ 2 200 EH pour une capacité nominale de la STEP de 2 500 EH, il n’y a pas de problème de

dimensionnement. Cependant, bien que le fonctionnement soit globalement correct par temps

sec (comme le montrent les taux d’abattement indiqués dans le Tableau 2), par temps de pluie le

traitement se dégrade et des départs de boues à partir du clarificateur peuvent survenir.

Il convient de souligner que, en dépit de taux d’abattements conséquents pour l’azote global

(NGL) et le phosphore total (Ptotal), la station d’Envermeu rejette régulièrement des concentrations

en azote, et surtout en phosphore, qui dépassent les valeurs seuils fixées par l’arrêté de juin 2007

selon les données de l’autosurveillance et du SATESE (voir Figures 9 et 10) [Annexe X] [SATESE,

2007 et 2009].


Tableau 2 : Abattements moyens annuels pour la STEP d’Envermeu (d’après les données 2009 de

l’autosurveillance IKOS HYDRA) [SATESE, 2009 ; SETEGUE, 2006 ; Annexe X].

paramètres Abattement moyen en 2009

MES > 99 %

DCO 95,8 %

DBO5 98,7 %

Ammonium 95,3 %

Nitrates 96,3 %

Azote global (NGL) 93,8 %

Phosphore total 79,9 %

Figure 9 : Teneur en phosphore total (Pt) dans les rejets de la STEP d’Envermeu par comparaison

avec le seuil réglementaire non contraignant défini par l’arrêté de 2007 -

données de l’autosurveillance [Annexe X].

Figure 10 : Teneur en azote global (NGL) dans les rejets de la STEP d’Envermeu par comparaison

avec le seuil réglementaire non contraignant défini par l’arrêté de 2007 -

données de l’autosurveillance [Annexe X].


Ainsi la structure de la STEP est vieillissante, avec notamment un problème d’aération globale des

eaux du bassin d’aération par le pont brosse. Par suite, le traitement des effluents ne serait pas

adapté à des normes plus contraignantes sur les rejets en phosphore et azote global, comme le

prévoit l’application de la DERU.

En conclusion, si l’Eaulne constitue une rivière peu soumise à l’eutrophisation, elle est malgré tout

classée en zone sensible comme l’ensemble de la Seine-Maritime, ce qui laisse présager

l’application prochaine de réglementations plus strictes concernant les rejets de phosphore et

d’azote par les stations d’épuration. La station d’Envermeu fonctionne correctement en conditions

optimales au regard de la règlementation actuelle. Toutefois elle ne permet pas de répondre aux

variations de charges polluantes dues aux activités non domestiques raccordées sur le réseau, ni

aux variations de débit liées aux conditions pluvieuses ; en outre, le traitement du phosphore reste

insuffisant dans un contexte règlementaire susceptible d’évoluer vers des normes de rejet plus

contraignantes. C’est pourquoi la mairie a inscrit au Contrat d’Objectifs et de Gestion de l’Eau

(COGE) départemental 2006-2010 la réhabilitation de sa station d’épuration [Annexe XIV]. Nous

proposerons donc des scénarios d’adaptation de la station d’épuration au traitement du

phosphore en vue de l’application d’une prochaine réglementation concernant les rejets de STEP

de 2 500 EH.

II. Scénarios d’adaptation de la STEP au traitement du

phosphore, et présentation des critères de comparaison

des scénarios

II.1. Les différentes technologies de traitement du phosphore en STEP à

boues activées

II.1.1. Le traitement biologique

On parle de traitement biologique du phosphore lorsque, d’une part l’assimilation du phosphore

se fait par la biomasse pour ses besoins métaboliques minimaux, et d’autre part il y a sur-

accumulation du phosphore par les bactéries déphosphatantes au-delà de leurs besoins

métaboliques [FNDAE, 2004].

Ainsi le métabolisme des bactéries fait intervenir le phosphore au niveau de la synthèse cellulaire

et des phénomènes régissant le stockage ou l'utilisation de l'énergie. Schématiquement, le

stockage d'énergie par une bactérie se traduit par un appauvrissement du milieu en phosphore. A

contrario, l'utilisation d'énergie entraîne une augmentation de la concentration en phosphore

dans le milieu.


Parallèlement à cela, il a été mis en évidence que le stress des bactéries, provoqué par un manque

d'oxygène dissous (conditions anaérobies), conduit à une suraccumulation du phosphore dès que

les bactéries retrouvent un milieu riche en oxygène (conditions aérobies) (voir Figure 11). Le

traitement biologique du phosphore passe donc par la mise en place d'une alternance de

conditions aérobies et anaérobies [L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274].

Figure 11: Représentation schématique du stockage ou de l'utilisation du phosphore

par les bactéries en fonction du milieu.

Dans la plupart des conceptions, le bassin biologique possède alors deux zones qui se succèdent, la

première en anaérobiose (absence d’oxygène dissous) et la seconde en aérobiose (Figure 12). En

pratique, la recirculation des boues en tête du bassin biologique permet de placer les bactéries en

conditions de stress. Elles ont alors tendance à sur-accumuler le phosphore dans le compartiment

aérobie. [L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274].

Figure 12 : Schéma de la filière classique de traitement biologique du phosphore

[L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274].

Les points clés de la déphosphatation biologique sont les suivants :

- le rapport de concentration DBO5/Ptotal doit être supérieur à 30/1, d’où la mise en place de la

zone anaérobie en début de bassin de traitement biologique pour assurer la richesse du milieu en

substrat carboné ;

- la zone anaérobie doit être convenablement mélangée, sans risque de ré-introduction d'oxygène ;

- la concentration en oxygène dissous dans la zone aérobie doit, quant à elle, être maintenue au

moins à 2 mg O2/L;

- ayant une action inhibitrice sur la biomasse, les nitrates ne doivent pas être présents en trop

forte concentration (conditions anoxiques). Dans le cas contraire, la dénitrification serait favorisée


aux dépens de la déphosphatation. Il est donc nécessaire de prévoir un traitement poussé de

l'azote afin d’assurer un traitement biologique efficace du phosphore.

Il s’agit donc d’un procédé particulièrement délicat à mettre en œuvre, dont les performances

dépendent du suivi régulier et rigoureux des paramètres qui contribuent à l'efficacité du processus

biologique (température, concentration en oxygène dissous, etc.). Ce suivi implique alors une

présence quotidienne d'un agent d'exploitation, ce qui est rarement le cas sur les petites stations.

Ce procédé de traitement reste ainsi le mieux adapté aux installations de capacité généralement

supérieure à 10 000 EH [L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274].

Par ailleurs, ce traitement présente un risque de relargage du phosphore considérable dès lors que

la biomasse déphosphatante, issue du bassin biologique, est replacée en conditions anaérobies.

Cela conduit à un enrichissement en phosphore de la fraction liquide, admise ensuite dans

l'exutoire ou de retour en tête de station avec les eaux provenant de la filière "boues", entrainant

une baisse du rendement d'élimination importante.

Pour autant, bien conduite, la déphosphatation biologique permet d'atteindre un abattement du

phosphore généralement situé entre 50 et 60 %, et n’engendre qu’une surproduction de boues

négligeable [FNDAE, 2004].

II.1.2. Le traitement physico-chimique

Ce traitement est la méthode la plus pratiquée en France, où elle est utilisée dans plus de 80 % des

stations traitant le phosphore. Le traitement du phosphore par voie physicochimique consiste à

« piéger » le phosphore dissous sous forme particulaire. Ce changement de phase a lieu au contact

de cations (tels que les ions calcium ou ferriques) apportés, soit par les eaux usées - précipitation

naturelle -, soit par ajout de réactifs (par exemple à base de fer ou de chaux) - précipitation forcée

[FNDAE, 2004]. Cette injection de réactifs peut se faire à l'arrivée des effluents ou dans le bassin

biologique (désignée respectivement par : pré- ou co-précipitation), ou bien encore en traitement

tertiaire après la clarification secondaire (on parle dans ce cas de post-précipitation). On obtient

alors des précipités insolubles de phosphates métalliques, comme le montre par exemple

l'équation de la réaction de précipitation chimique à l'aide de chlorure ferrique, réactif le plus

couramment utilisé :

Fe3+ + PO43- �FePO4.

Au sujet du choix du réactif, d’après les différentes visites de STEP que nous avons réalisées dans

les environs de Dieppe (Envermeu, Fontaine-le-Dun, Colleville) et la bibliographie, il est apparu

que deux coagulants sont généralement employés dans le traitement physico-chimique du

phosphore. Il s’agit du chlorure ferrique (FeCl3) et du polychlorure d’aluminium. Bien que corrosif,

le chlorure ferrique présente l’avantage d’être très disponible en France, alors que le polychlorure

d’aluminium, bien que plus respectueux des ouvrages et induisant une moindre production de

boues, doit être importé (d’Allemagne par exemple).


La précipitation réalisée en pré- ou co-précipitation permet d'atteindre aisément une

concentration finale en phosphore inférieure à 2 mg/L dans les effluents épurés. Pour atteindre

une concentration inférieure à 1 mg/L, il faut s'assurer que le rendement du clarificateur

secondaire permet d’obtenir une concentration en MES très faible car celle du phosphore

particulaire lui est associée. Ainsi, la mise en place d'un traitement tertiaire (post-précipitation)

constitue une garantie certaine pour l'obtention d'une telle concentration, mais cela oblige à

prévoir un nouvel étage de décantation (clarificateur supplémentaire), dans le but de faire

diminuer les MES avant le rejet de l’eau traitée en milieu naturel [FNDAE, 2004].

En termes d'exploitation, la précipitation physico-chimique possède l'avantage d’être un procédé

simple à mettre en œuvre car il ne dépend pas d'un processus biologique particulier (il est de ce

fait insensible à la température et ajustable en fonction des fluctuations occasionnelles de la

concentration en phosphore des eaux brutes). Par contre, cette voie de traitement représente une

surproduction de boues généralement comprise entre 15 et 40 % par rapport à la production de

boues issues d’un seul processus biologique classique par boues activées, ainsi qu’une

augmentation des coûts d’exploitation (liée au coût des réactifs notamment) [Annexe XII] [L’EAU,

L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274 ; FNDAE, 2004].

Cette technique physico-chimique de traitement du phosphore, de par sa simplicité, se trouve

donc particulièrement bien adaptée à la mise aux normes d'une station d'épuration existante.

Compte tenu de la surproduction de boues et du surcoût de fonctionnement occasionnés, cette

voie de traitement est plus adaptée aux petites stations (inférieures à 2 500 EH).

II.1.3. La méthode combinée

Il s’agit d’une filière exploitant simultanément les deux techniques vues précédemment. En effet,

dans l’optique d’obtenir un abattement minimum de 80 %, la voie biologique ne peut se suffire

(celle-ci permet généralement un abattement de 70 % par temps sec et de 30 % par temps de

pluie). Cependant, un traitement du phosphore aussi efficace qu’avec la voie physico-chimique

seule peut être obtenu par un traitement combinant la voie biologique et la voie physico-

chimique. Ainsi, la méthode combinée permet d’obtenir un abattement moyen du phosphore de

90 % et de diminuer considérablement la surproduction de boues jusqu’à 10 % [FNDAE, 2004].

Du point de vue du dimensionnement, il est à prévoir un bassin d’anaérobiose pour la

déphosphatation biologique, ainsi que des systèmes d’injection du réactif en sortie de bassin

biologique ou en post-précipitation. Il est également nécessaire d’envisager le stockage du réactif

de précipitation, avec une attention particulière car ce sont des produits très corrosifs en général,

et un traitement des boues adapté.

Comme résumé dans le Tableau 3, ce traitement couplé permet donc de diminuer les

inconvénients de chacune des deux méthodes et de diminuer au minimum les coûts de

fonctionnement [FNDAE, 2004].


Tableau 3 : Comparaison des différents traitements du phosphore.

II.2. Critères de comparaison des deux scénarios

Dans les parties qui vont suivre, nous allons présenter en détail chacun des deux scénarios. Pour

cela, nous nous appuierons sur différents critères qui nous permettront, par la suite, de discuter

ces propositions, de les confronter et de mettre en avant leur(s) avantage(s) et leur(s) limite(s). Les

critères de comparaison sont les suivants :

- l’efficacité quant à la réglementation : l’objectif premier de ce projet d’adaptation de la STEP

par rapport aux normes est d’assurer de façon régulière une qualité de rejets conforme à la

réglementation en vigueur et à venir. De ce fait, selon les scénarios envisagés, les moyens pour

y parvenir présenteront quelques différences ;

- l’aspect financier : les deux scénarios présentent, en effet, des coûts d’investissement et, par la

suite, des coûts d’entretien très différents ;

- l’aspect foncier : c’est un élément important dont il faudra tenir compte puisque c’est un

élément limitant.

Voie biologique Voie physico-chimique Voie combinée

Élimination du

phosphore

Rendement variable :

30-70 %

Potentiellement très poussée

(90 %)

Rendement très bon :

jusqu’à 90 %

Équipements

nécessaires Bassin d’anaérobiose

Système d’injection et de

stockage des réactifs Les deux

Coût de

fonctionnement

Faible (mais coût

d’investissement non

négligeable : construction

d’un bassin anaérobie)

Elevé (réactif coûteux : entre

1569 et 1757/t de P à éliminer)

Faible mais coût

d’investissement important

(amortissable en 7 ans)

Production

supplémentaire de

boues

Négligeable 20 % 1 0%

Qualité de la boue Inchangée Meilleure décantabilité Inchangée

Impact sur le

traitement des boues

Épaississement par voie

mécanique obligatoire

(gestion plus rigoureuse)

Aucun

Épaississement par voie

mécanique obligatoire

(gestion plus rigoureuse)

Impact de la

composition de l’eau

sur le rendement

Fort Faible (les boues seront plus

riches en P et réactif FeCl3) Négligeable

Contraintes de

maintenance

Forte : présence

permanente Faible Présence régulière


II.2.1. Scénarios envisageables en vue de l’adaptation de la STEP au traitement

du phosphore

D’après les conclusions de l’étude diagnostique et du dernier bilan 24h produit par le SATESE

[SETEGUE, 2006 ; SATESE, 2009], il est important d’améliorer le fonctionnement de la STEP sur

différents aspects :

- autosurveillance et suivi de la pluviométrie ;

- gestion du surplus des MES dû à des arrivées d’eaux non domestiques ;

- traitement du phosphore ;

- traitement complet de l’azote global (NGL) ;

- prise en compte de l’arrivée d’eaux claires – évocation d’un bassin d’orage ou tampon.

Au sujet de la filière des boues, que d’après l’arrêté interministériel du 8 janvier 1998 sur

l’élimination des boues par épandage agricole/, la question de leur stockage sur le site de la

station pendant un an (ce qui impliquerait la présence d’un ouvrage dédié à ce stockage) ne

concerne pas cette station du fait de sa filière boues en co-compostage sur le site de Fresnoy-

Folny.

Envermeu est une petite commune rurale volontairement indépendante sur la gestion des eaux

usées. Etant donné la faible sensibilité de l’Eaulne (malgré son inscription en zone sensible à

l’eutrophisation) et le relatif bon fonctionnement de la STEP en conditions optimales, il est

possible d’envisager un premier scénario de mise aux normes de la STEP concernant les

manquements au sujet de l’autosurveillance en entrée de la station, tolérés à ce jour par le SATESE

et la DISE, ainsi que le rajout d’un bassin dédié au traitement du phosphore et de l’azote global qui

intervient au cours de la dénitrification. Ces deux traitements se font avec une alternance entre

des phases aérobies (présence de dioxygène) et anaérobies (sans dioxygène). La chargée

d'opération assainissement de l’Agence de l’eau Seine Normandie ne s’est pas opposée à cette

solution dans le cas où les règlementations concernant les rejets en phosphore et azote global ne

seraient pas trop sévères (respectivement 2 et 15 mg/L).

Comme déjà mentionné, le dimensionnement actuel de 2 500 EH est bien adapté à la station

d’Envermeu puisque la population est stable et qu’il n’y a pas de perspectives d’évolution

envisagées par la commune pour le moment. Par ailleurs, le traitement des eaux usées par boues

activées pour une station de cette taille est également bien adapté ; il s’agit en effet du mode de

traitement le plus répandu et le mieux maîtrisé en France actuellement [ADEME]. De même, le

traitement combiné du phosphore est une méthode conseillée pour des dimensionnements

équivalents. Le problème soulevé par le simple ajout d’un bassin d’anaérobie se situe au niveau du

pont-brosse qui n’aère les eaux du bassin périphérique qu’en surface et doit être activé

empiriquement puisque la sonde à dioxygène récemment mise en place n’est pas fiable (mal

placée, fournissant des données peu significatives) [IKOS HYDRA].


Les responsables administratifs rencontrés sur le terrain nous ont précisé que, dans le cas de la

présentation d’un dossier « loi sur l’eau » en vue de modifier (réhabilitation ou refonte) une STEP,

un nouvel arrêté préfectoral sur les normes de rejet paraît au Recueil des actes administratifs

départementaux. Ce nouvel arrêté serait plus strict, après confirmation du responsable pôle

assainissement à la DISE 76 (service départemental de la police de l’eau), avec les normes de rejet

suivantes : 2 mg/L pour le phosphore, et 15 mg/L pour l’azote global. Dans ce cas, il semble

raisonnable d’envisager un second scénario qui serait plus fiable sur le long terme en tenant

également compte de la vétusté de la station. Cela consisterait à la refonte totale de la STEP avec

l’installation d’un meilleur système d’aération des eaux à la fois régulier, profond et automatisé.

Par ailleurs, suite aux enquêtes auprès du responsable du pôle assainissement de la DISE 76, de la

chargée d'opération assainissement à l’Agence de l’Eau Seine-Normandie s’appuyant sur le plan

quinquennal [Annexe XIII], et du technicien du SATESE responsable de la zone comprenant la STEP

d’Envermeu, il est apparu que la refonte totale était le moyen le plus sûr de parvenir efficacement

et pour le long terme à un système d’épuration des eaux usées fiable et respectant une future

réglementation. Il est à noter que certains de nos interlocuteurs sont des financeurs potentiels

pour ces projets, suggérant alors un point de vue favorable à la refonte. De plus, l’inscription au

COGE 2006-2010 « politique de l’eau » des travaux de réhabilitation de la STEP dans les termes

suivants « dans l’attente de la reconstruction de la STEP », indique clairement que la commune

d’Envermeu est alertée quant à un possible projet de refonte totale [Annexe XIV].

II.2.2. Scénario 1 : ajout d’un bassin anaérobie et mise aux normes prioritaires

Le but premier de ce scénario est de diminuer la quantité de phosphore rejeté en sortie de station

en réponse à la DERU, et ce avec le minimum d’investissement. Il s’agit donc de modifier la station

existante en mettant en place les installations nécessaires à ce traitement, et de développer celles

déclarées par le SATESE comme étant urgentes à réaliser. Ce scénario est possible car, malgré la

vétusté de la station, la qualité des rejets est globalement satisfaisante, à l’exception du

phosphore [SATESE, 2006].

Dans ce scénario, illustré sur la Figure 13, nous envisageons un traitement combiné biologique et

physico-chimique du phosphore car cela permet de mieux maîtriser les coûts d’exploitation

(réactifs et boues) tout en respectant une norme de rejet de 2 mg/L de phosphore total en sortie

de STEP [SETEGUE, 2006]. Ce type de traitement entraîne la présence d’un bassin d’anaérobiose

(50 m3 d’après l’étude diagnostique s’appuyant sur les 2 500 EH actuels) en plus des bassins

existants, et l’installation d’un injecteur de réactif (type chlorure ferrique) pour le traitement

physique. Il sera donc nécessaire de construire un bassin supplémentaire à la STEP existante, qui

jouera le rôle de bassin anaérobie. Les eaux usées provenant du dégraissage/dessablage devront

alors être permutées pour arriver tout d’abord dans ce premier bassin. Ensuite, l’effluent

basculera dans le bassin périphérique déjà présent, qui est aéré (aérobiose) ; c’est dans celui-ci

que se trouvera l’injecteur de réactif, probablement du chlorure ferrique. L’effluent sera enfin

dirigé vers un troisième bassin central, le clarificateur. Il faudra prévoir un retour des boues dans


le premier bassin pour avoir l’alternance aérobie/anaérobie. S’ajoutent à cela une cuve de

stockage pour le réactif et de nombreuses précautions de manipulation à prévoir car ces produits

sont en général très corrosifs [FNDAE, 2004].

Figure 13 : Scénario 1 - Ajout d’un bassin anaérobie.

Concernant le dimensionnement des ouvrages et des équipements spécifiques au traitement du

phosphore à mettre en place [FNDAE, 2004] :

- le système d’injection et de stockage du réactif : le dimensionnement est basé sur le

raisonnement suivant - la quantité de phosphore à précipiter est égale au phosphore soluble

entrant (part qui peut être précipitée par le réactif) auquel sont soustraits le phosphore contenu

dans les boues (phosphore assimilé et phosphore sur-accumulé) et le phosphore soluble du rejet.

P à précipiter = P entrée_soluble – P assimilé – P suraccumulé – P sortie_ soluble

- le bassin d’anaérobiose : celui-ci est fondé sur l’hypothèse d’une eau usée normalement

concentrée. Ainsi le volume du bassin est égal à quatre fois le volume moyen horaire par temps

sec.

Ce système permet ainsi de coupler le traitement biologique et physico-chimique du phosphore,

tout en augmentant également l’abattement de l’azote total (NGL), grâce au bassin d’anaérobiose

qui permet la dénitrification (élimination de nitrites et nitrates sous forme N2). Ceci est un atout

considérable car, en vue des investissements à réaliser, les normes de rejets seront très

certainement renforcées par la police de l’eau. Cependant, il est à noter que la déphosphatation


biologique nécessitera l’adaptation de la filière de traitement des boues, lesquelles devront être

rapidement épaissies pour éviter tout relargage et recirculation du phosphore accumulé dans

celles-ci ; le stockage prolongé en conditions anaérobies sera alors à proscrire obligatoirement

[FNDAE, 2004].

Au sujet de la construction d’un bassin d’orage (ou bassin tampon), manquant de recul sur le

nombre de surverses annuelles, il ne nous semble pas indispensable d’en construire un dans ce

scénario. Cependant, les études préalables seront en mesure de juger de la pertinence de sa

réalisation. En effet, nous rappelons que ce scénario se fonde sur le minimum d’installations à

ajouter dans le but de minimiser au maximum les coûts d’investissements, tout en répondant à la

réglementation actuelle.

Concernant les modifications supplémentaires à apporter à la suite des recommandations faites

par le SATESE, la mise en place d’une mesure du débit en continu en entrée (préleveur fixe) avec

un système de mesure adapté ainsi que le suivi de la pluviométrie avec un pluviomètre

enregistreur ou un abonnement météo France sont à réaliser [SATESE, 2009].

Bien que ces installations peuvent suffire au vu de la réglementation, il faut signaler plusieurs

inconvénients d’une telle adaptation. Comme les bassins datent de 1983, nous ne savons pas dans

quel état ils se trouvent (fissures, fuites..) ; de plus une adaptation sur une structure existante peut

également provoquer des surcoûts insoupçonnés. S’ajoute à cela le système d’agitation qui n’est

pas suffisant pour un fonctionnement optimal (aération en surface uniquement et pas assez en

profondeur de bassin, ce qui provoque une sur-utilisation de l’agitation). Par ailleurs, ce scénario

impliquerait un arrêt temporaire du fonctionnement de la station pendant les travaux, ce qui est

non tolérable vis-à-vis du milieu récepteur. Enfin, une telle démarche ne permet pas de prendre

en considération le système dans sa globalité, avec les interactions et l’ensemble des

dysfonctionnements présents sur la station, et n’assure pas non plus une conformité quant aux

normes sur le long terme. En effet, au vu de la politique actuelle, la réglementation sur les normes

de rejet sera de plus en plus stricte. Par ailleurs, l’amortissement d’un bassin anaérobie pour une

station de cette taille est de sept ans, ce qui implique que la STEP devra fonctionner correctement

pendant cette durée, sans quoi l’investissement engendré ne sera pas rentable.

Cependant, ce scénario a l’avantage non négligeable de nécessiter un investissement initial

abordable pour une collectivité indépendante en assainissement. En effet, seule la construction

d’un bassin est à envisager ainsi que l’ajout d’un injecteur de réactif et les modifications quant aux

équipements cités précédemment. Pour ce scénario, nous n’avons pu obtenir les coûts engendrés

exacts.

S’ajoute à cela la problématique de la situation géographique de la station. La station se trouvant à

proximité de l’Eaulne, le milieu récepteur, des problèmes de consolidation du terrain pour la

construction d’un autre bassin sont à envisager [SETEGUE, 2006]. En effet, au vu de la rivière qui

longe la station, il est probable qu’il y ait de nombreuses infiltrations d’eau et des nappes

alluviales dans les terres alentour et donc dans les sous-sols de la station. Dans cette éventualité,


le terrain serait meuble et la construction du bassin devrait s’effectuer sur des piliers porteurs

profonds. Les études préalables auront pour rôle de discerner ce genre d’inconvénients [Annexe

XV].

II.2.3. Scénario 2 : la refonte totale du système d’épuration

Dans le cas d’une refonte, la capacité future de la station restera à 2 500 EH. En effet, la commune

compte actuellement 1 900 habitants. Mais avec les perspectives d’urbanisation sur la zone

assainie qui rajouteront 260 habitants et l’extension du réseau à la rue Saint-Laurent (120

habitants), nous arriverons à un total de 2 280 EH.

Les flux hydrauliques et polluants, et donc la charge en polluants (azote et phosphore) qu’il y aura

à traiter dans cette nouvelle station, sont présentés dans le Tableau 4 ci-dessous [SETEGUE, 2006].

Tableau 4 : Charge de polluants à traiter pour un volume d’eaux usées de 375 m3/j.

Étudions tout d’abord la filière de traitement des eaux usées.

Pour l’eau, du fait des niveaux de rejets à respecter par rapport à l’azote (NGL = 15 mg/L) et au

phosphore (Ptotal = 2 mg/L) et de la capacité de la station d’Envermeu, les eaux usées seront

traitées de la même façon qu'actuellement par un système de boues activées en aération

prolongée sans décantation primaire. Cette aération se fera par insufflation d’air selon les

recommandations de l’étude diagnostique, ceci afin d’optimiser le transfert de l’oxygène sur une

plus grande hauteur et d’assurer ainsi une nitrification poussée [SETEGUE, 2006].

Pour le phosphore, le traitement sélectionné, pour les raisons citées précédemment, est le

traitement combiné, c’est-à-dire une élimination de 60 à 70% du phosphore par voie biologique

avec un traitement complémentaire au chlorure ferrique. Ainsi, dans un système à boues activées,

cela se caractérisera par la combinaison des processus de suraccumulation au sein de la biomasse

épuratrice (les micro-organismes) et de précipitation avec l’action d’un réactif chimique.

Pour les boues, la filière de traitement des boues et leur devenir ne seront pas détaillés dans cette

partie. En effet, les boues étant transportées régulièrement et valorisées en co-compostage par

Ikos Hydra sur le site de Fresnoy-Folny, nous faisons l’hypothèse qu’il n’y a pas d’investissement

supplémentaire à faire pour ces sous-produits si la filière actuelle est capable de traiter le surplus

de boues (10 à 15 %) engendré par le traitement combiné du phosphore. Leur mode de traitement

restera donc le même.

Paramètre Charge polluante entrant Base pour l’estimation

NTK 37,5 kg/j 15 g/EH/J

NH4+ 25 kg/j 10 g/EH/j

Ptotal 10 kg/j 4 g/EH/J


Abordons à présent l’organisation de la nouvelle STEP (Figure 14). D’un point de vue

organisationnel, elle se présentera de la façon suivante :

- Un poste de relevage ;

- Un bassin d’orage qui, en récupérant les sur-débits, permettra une meilleure gestion des flux

par temps de pluie. En effet, malgré la rénovation prévue du réseau d'eaux usées, l'existence

de nombreux raccordements de la collecte des eaux pluviales sur le réseau de collecte des

eaux usées chez les particuliers conduira encore à un surplus d’eau lors d’épisodes pluvieux ;

- Zone de pré-traitement : elle sera composée d’un dégrilleur et d’un dessableur/dégraisseur ;

- Le bassin biologique, divisé en trois zones ayant chacune un rôle spécifique :

o (1) zone de contact (20 m3 [SETEGUE, 2006]) pour homogénéiser les effluents arrivant

dans le bassin,

o (2) zone anaérobie (60 m3)

o (3) zone aérobie (600 m3) dans laquelle se fera l’injection de chlorure ferrique pour

provoquer la floculation du phosphore présent (comme illustré sur la Figure 15). L’effet

circulaire présent dans ce bassin permettra un temps de contact avec l’oxygène,

provenant des rampes situées dans le fond, plus important. En effet, lorsque les bulles

remontent, leur parcours du fait du « courant » sera oblique, elles mettront ainsi un

certain temps avant d’atteindre la surface, ce qui augmente donc les échanges avec

l’eau à traiter.

Figure 14 : Scénario 2 - Refonte et reconstruction de la STEP.


Figure 15 : Bassin d’aération (périphérique) et bassin d’anaérobie (au centre)

de la STEP de Colleville.

A partir de la bibliographie, nous pouvons présenter une analyse des coûts du projet de refonte de

la STEP. Le Tableau 5 recense les ouvrages et équipements nécessaires (les équipements

spécifiques au traitement du phosphore sont le système d’injection et de stockage du réactif ainsi

que le bassin d’anaérobiose). Les coûts d’investissement correspondants sont estimés dans le

Tableau 6.

Tableau 5 : Ouvrages et équipements nécessaires au scénario 2, répartis selon leur nature.

INVESTISSEMENT FONCTIONNEMENT

Petits équipements : système d’injection

du réactif, sonde rédox

Réactif de déphosphatation (chlorure ferrique)

Bassin biologique (3 zones) et

clarificateur

Traitement des boues supplémentaires

Cuve de stockage des réactifs Élimination des boues supplémentaires

(augmentation de 10 % de production de boues)

Bassin d’orage Consommation électrique

Tableau 6 : Estimation des coûts d’investissement pour la nouvelle STEP [SETEGUE, 2006].

*Les postes généraux intègrent : l’électricité, les automatismes et la télégestion ;

l’instrumentation de contrôle et de commande ; les travaux préliminaires ; les

canalisations ; les bâtiments techniques et d’exploitation ; les voiries et clôtures ; les

aménagements paysagers.

Désignation Prix en € (HT)

Filière eau 540 000

Filière odeur 15 000

Postes généraux * 300 000

Total 855 000


Dans ce scénario, nous envisageons la mise en place d’un bassin d’orage afin de gérer les effluents

durant les épisodes de fortes pluies. Nous n’avons cependant pas pu trouver à combien

s’élèveraient les frais pour cela, mais ils seront à prendre en compte dans le coût total

d’investissement.

De plus, actuellement la station est située à proximité de l’Eaulne, sur un sol tourbeux et argileux.

Ce scénario n’envisage pas la possibilité de déplacer la station sur une autre parcelle. Lors de la

reconstruction, de la même façon que pour le scénario précédent, il faudra donc tenir compte de

la nature du terrain qui est à tendance plutôt instable et prévoir ainsi des aménagements

adéquats. Les études qui seront menées détermineront le degré d’instabilité de ce sol. Si elles

démontrent une importante fragilité du sol à ce niveau, des frais supplémentaires non

négligeables seront à prévoir afin de stabiliser le terrain et les fondations comme cela a été le cas

pour la construction de la station d’épuration de Fontaine-le-Dun. Notons que ces investissements

supplémentaires ne sont pas pris en compte dans les prix de référence établis par les

administrations susceptibles de subventionner ces projets.

Ainsi, la reconstruction nécessitera un investissement minimum de 855 000 €. Seront à la charge

de la commune le coût des études préalables (200 000 €) et les frais supplémentaires cités

précédemment que nous n’avons pu chiffrer.

Pour financer ce type de projet, l'Agence de l’eau fixe un prix de référence calculé en prenant en

compte la quantité des principaux polluants à éliminer et le montant des travaux de base pour le

traitement des eaux usées. Dans le cas d'une station de 2 500 EH, il s'élève à 1 015 000 €. L'Agence

de l'eau subventionnera ensuite la reconstruction à hauteur de 40 % de ce prix de référence, soit

406 000 €. Elle propose aussi à la commune un prêt à taux zéro de 20 % sur 15 ans, fixé sur la base

de ce même prix de référence.

Le Conseil Général (l’instruction du dossier est réalisée par le SATESE) contribue pour sa part à 30-

35 % de l’investissement.

En dehors de l’investissement nécessaire pour mettre en place ce scénario de reconstruction, la

mise en place d’une nouvelle filière de traitement du phosphore va engendrer des coûts

d’exploitation estimés à 64 000 €/an si les boues sont chaulées (Tableau 7) [SETEGUE, 2006]. Ces

coûts d’entretien, issus de l’étude diagnostique réalisée par le Setegue, sont basés sur l’hypothèse

que les boues sont chaulées en vue d’un épandage agricole. Cependant, dans notre projet, nous

faisons l’hypothèse que les boues sont valorisées via le co-compostage, ce qui engendre des coûts

différents. Nous n’avons pu cependant évaluer la part que représentaient les frais pour le

chaulage dans les 64 000 €/an. De plus, dans notre scénario, notre objectif est de respecter la

norme de 2 mg/L pour les rejets en phosphore. Dans l’estimation du Setegue, les rejets en

phosphore sont limités à 1 mg/L, ce qui entraînera des coûts plus importants en réactif

notamment. Cette somme de 64 000 €/an est donc citée à titre indicatif pour donner un ordre de

grandeur.


Tableau 7 : Détail des coûts d’exploitation [SETEGUE, 2006].

POSTE Filière boues chaulées 28%, NGL 15mg/L, Pt 1mg/L

Coût annuel d’exploitation € HT/an

Main d’œuvre 12 500

Énergie 16 500

Réactif 12 300

Évacuation des sous-produits (boues, graisses, sables, …)

7 100

Renouvellement 13 800

Entretien 1 800

TOTAL 64 000

Évaluons à présent les possibilités foncières pour ce projet de refonte. La parcelle sur laquelle se

trouve actuellement la station d’épuration a une superficie de 4 980 m² [Annexes XVI]. D’après le

plan cadastral [Annexe XVII], les parcelles riveraines ne sont pas propriété de la commune ; il

semble donc ne pas y avoir de possibilité d’extension de la station. Cela constituera une difficulté

pour le maître d’œuvre qui devra assurer le fonctionnement de la station pendant la durée des

travaux.

II.2.4. Comparaison des scénarios et discussion des résultats

Après avoir présenté les deux scénarios qui nous paraissent les plus pertinents, nous avons mis en

avant leurs avantages et inconvénients respectifs en fonctions des critères de sélection explicités

précédemment (Tableau 8). A partir de cette analyse selon différents critères, il en ressort que le

scénario 2 répondrait le mieux aux diverses attentes des acteurs impliqués dans ce projet.

En effet, le scénario 1 présente de nombreux inconvénients. Parmi eux, le manque d’information

sur l’état véritable des ouvrages (bassins, tuyauterie) datant de 1983 pourrait entraîner des

surcoûts considérables. De plus, cette adaptation ne permet pas la réhabilitation globale du

système et il n’est pas certain que la station ainsi réaménagée puisse répondre à des

réglementations futures qui seraient très certainement plus strictes quant aux normes des rejets. .

S’ajoute à cela le fait que l’amortissement d’un tel bassin est de sept ans, ce qui implique que la

STEP devra fonctionner correctement pendant cette durée, sans quoi l’investissement engendré

ne sera pas rentable. Cela sous-entend donc que la durée de vie minimale de cette STEP sera de 36

ans (27 ans + 2 ans d’études préalables et construction + 7 ans d’amortissement), ce qui est élevé

pour une station.


Tableau 8 : Comparaison des scénarios 1 (réaménagement) et 2 (refonte).

D’un point de vue technique, il nous semble compliqué d’assurer le maintien de l’assainissement

pendant la durée des travaux proposée par ce scénario 1. Mais il présente l’avantage d’engendrer

un investissement initial plus abordable pour une collectivité indépendante, par opposition au

scénario 2 qui occasionnera un investissement initial important (855 000 €). De plus, au niveau du

foncier, nous ne sommes pas certains qu’il y ait la place suffisante sur la parcelle où est implantée

la STEP existante pour construire une nouvelle station. Pour cela, il nous aurait fallu connaître la

surface exacte occupée par les ouvrages existants.

Cependant, malgré les aspects financiers et fonciers, le scénario 2 présente le principal avantage

de permettre la réhabilitation du système dans toute sa globalité en intégrant un traitement

poussé de l’azote en plus du phosphore. En effet, pour ce qui est de l’azote, dans les deux

scénarios, son traitement sera permis par l’installation d’un bassin adéquat permettant d’avoir

une phase d’anaérobie optimale. La différence entre les deux scénarios est que, pour le scénario

« réaménagement », la phase d’aération sera toujours dépendante du pont brosse qui présente

quelques dysfonctionnements. Le scénario « refonte » permettra quant à lui une bonne alternance

de conditions anaérobie/aérobie puisque ces deux phases seront bien distinctes l’une de l’autre,

et de ce fait une meilleure efficacité puisque la biomasse épuratoire sera en meilleure condition.

De plus, il est noter que le scénario « refonte » bénéficie d’une politique de l’Agence de l’Eau très

favorable à ce genre de projets [Annexe XIII].


III. Mise en œuvre pratique d’un projet global de

restructuration de la station d’épuration

III.1. Les études à envisager et leur coût

Dans le cas de la commune d’Envermeu, deux opérations ont déjà été menées au sujet de la STEP :

la réalisation d’une étude diagnostique en quatre phases (achevée en décembre 2006) et

l’inscription au COGE « politique de l’eau » 2006-2010 d’un projet de « travaux de réhabilitation

de la station d’épuration – phase études » géré par le département Seine-Maritime [Annexe XIV].

Ce dossier a été réalisé en partenariat avec le SIBEL.

Il est précisé dans cette demande d’inscription les suites que la mairie souhaite donner aux

conclusions de l’étude diagnostique :

• étude d’incidence vis-à-vis de la qualité de la rivière Eaulne ;

• étude topographique ;

• étude géotechnique ;

• levé topographique ;

• contrôle technique ;

• constitution d’un dossier de déclaration « loi sur l’Eau », déclaration susceptible d’opposition

préfectorale (ce qui revient de fait à une autorisation).

Les études mentionnées ci-dessus constituent les « études préalables ». La mairie a lancé des

consultations pour s’associer à un bureau d’études dans le cadre d’un contrat d’« assistance

maîtrise d’ouvrage » afin d’établir avec précision le montant des études préalables, et d’établir des

cahiers des charges de divers scénarios possibles d’adaptation de la STEP au traitement du

phosphore et de l’azote global.

Le montant des études a été chiffré dans l’étude diagnostique à un montant de 200 000 € hors

taxes. Cependant, nous avons appris que ces études coûtent en moyenne 10 % du prix des travaux

de la STEP. L’Agence de l’Eau Seine-Normandie nous a précisé que le montant forfaitaire de

refonte d’une STEP de 2 500 EH avec un système à boues activées s’élève à 1 015 000 € HT, soit

des études préalables qui devraient coûter 101 500 €. Cette somme devrait donc être prise en

charge par le département si le COGE 2006-2010 est accepté. Si le coût des études dépassait les

200 000 €, la mairie devrait alors prendre en charge les surcoûts.

III.2. Les différentes ressources techniques et financières pour le projet

Les ressources de la commune d’Envermeu pour mener à bien le projet d’adaptation de la STEP

aux traitements du phosphore et de l’azote sont de trois types (Tableau 9) : des moyens et avis

techniques, des fonds financiers et des aides financières ou subventions. Il est également

important de remarquer que, lors du changement d’exploitant de la STEP en mai 2009, la part

exploitant de la facture d’eau a nettement diminué. Cependant la mairie, dans l’optique de


travaux importants à effectuer, n’a pas diminué la facture pour l’abonné, ce qui s’est traduit par

une augmentation de sa marge en vue de constituer une réserve d’argent (Tableau 10).

Tableau 9 : Ressources de la commune d’Envermeu dans un projet de refonte de la STEP.

TTEECCHHNNIIQQUUEESS FFOONNDDSS FFIINNAANNCCIIEERRSS AAIIDDEESS FFIINNAANNCCIIEERREESS

SATESE : avis technique

DISE : avis règlementaire

Bureau d’étude sous contrat

d’Assistance Maîtrise

d’Ouvrage

Réserves effectuées sur les

factures d’eau depuis un

an

SATESE : 30 à 40 % sur un montant

forfaitaire

Agence de l’Eau : 40 % sur montant

forfaitaire + 20 % prêt à taux zéro

Département dans le cadre du COGE

Tableau 10 : Estimation de la réserve financière de la mairie sur les factures d’eau.

Economie réalisée / m3 d’eau consommée 0,35 €

Nombre d’habitants 2 194

Consommation journalière / habitant 0,21 m3/j/hab

Economie journalière réalisée sur la commune 161 € / j

Economie annuelle réalisée sur la commune 59 000 € / an

III.3. Les grandes étapes du projet

Comme souligné précédemment, le processus de réaménagement/refonte de la STEP est déjà

engagé. Suite aux conclusions de l’étude diagnostique, aux bilans des visites annuelles du SATESE

et aux données de l’autosurveillance depuis un an, il apparaît évident que des travaux de mise aux

normes doivent être engagés. La meilleure option, si les finances de la commune le permettent,

serait la refonte du système de traitement des eaux usées, garantissant ainsi un respect des

futures réglementations pour le long terme, tout en bénéficiant de la politique actuelle de

l’Agence de l’eau axée sur la réhabilitation des stations d’épuration [Annexe XIII]. Dans cette

optique, les grandes étapes sont synthétisées dans le schéma ci-dessous (Figure 16).

La nomination imminente d’un AMO (assistant maîtrise d’ouvrage, le maître d’ouvrage étant la

mairie) permettra : l’élaboration du cahier des charges études préalables ; l’élaboration du cahier

des charges maîtrise d’œuvre ; la préparation du dossier « loi sur l’eau ».

Le maître d’œuvre (en général il s’agit d’un bureau d’étude) sera chargé de : la conception du futur

site ; l’analyse des réponses aux appels d’offres des entreprises ; le suivi de la réalisation des

travaux.


Figure 16 : Schéma des démarches engagées et à venir pour des travaux de mise aux normes de

l’autosurveillance et de traitement du phosphore et de l’azote global sur la station d’épuration

d’Envermeu – ainsi que des ressources dont dispose la commune pour prendre une décision

quant au scénario à adopter.


CONCLUSION

Dans le cadre de notre formation d’initiation à l’ingénierie de projet, nous avons étudié la station

d’épuration d’Envermeu, et plus précisément sa mise aux normes par rapport aux rejets de

phosphore. Nous avons donc rencontré divers acteurs et intervenants, ainsi que consulté des

sources bibliographiques. A partir de cela, nous avons reconsidéré la station dans son ensemble en

prenant en compte son fonctionnement global et en intégrant le maximum de facteurs comme le

réseau, la population de la commune, la réglementation en place et à venir, l’autosurveillance, etc.

C’est en tenant compte de ces nombreux critères que nous avons pu proposer deux scénarios

réalisables par la commune d’Envermeu : l’aménagement de la station existante avec l’ajout d’un

bassin anaérobie, ou bien la refonte totale du système.

Ces choix ont été expliqués mais découlent également des informations que nous n’avons pu

récupérer. En effet, la comparaison économique entre les deux aménagements n’a pas pu être

pertinente faute de valeur chiffrée. Il en est de même pour leur efficacité ; nous avons pu visiter

des stations quasi-neuves qui fonctionnaient très bien mais il est délicat de prévoir l’efficacité,

malgré de nouveaux aménagements, dans une ancienne installation présentant parfois quelques

dysfonctionnements (comme l’aération par exemple). S’ajoute à cela le domaine du

dimensionnement (taille, forme, volume et profondeur des bassins, surface au sol, stockage…) qui

a très peu été abordé dans notre étude, mais qui est un critère non négligeable dans le choix du

scénario en fonction du foncier et de la structure du terrain.

Cependant, malgré ces informations manquantes, il nous semble plus pertinent d’envisager la

refonte globale du système d’épuration à la fois pour des raisons techniques, règlementaires et

économiques (temps d’amortissement, politiques d’incitations via des subventions possibles, etc.).

Si la commune d’Envermeu choisissait cette option, il faudrait prendre en compte les délais très

courts (le plan quinquennal de l’Agence de l’eau s’achève en décembre 2011 et les études

préalables s’étalent en général sur une année). Ainsi notre travail pourrait servir à l’assistant

maîtrise d’ouvrage missionné par la commune pour établir rapidement un cahier des charges des

études préalables à envisager.

Par ailleurs, il est important de rajouter que, concernant le phosphore arrivant à la station, une

origine non domestique a été détectée. Présent en grande quantité dans les lessives, une laverie

ou un pressing pourrait être à l’origine des fortes concentrations de phosphore en entrée de STEP.

Ainsi un prétraitement de celui-ci en amont de la STEP, dans les installations qui en rejettent dans

le réseau, serait intéressant à mettre en place et aiderait à la maîtrise de la quantité de phosphore

rejeté dans l’environnement.


BIBLIOGRAPHIE

[Agence de l’eau Seine-Normandie, 2010]

Relevés de mesures sur des paramètres physico-chimiques à Martin Eglise et à Envermeu

[Cadre juridique, 2009]

Application du cours « introduction générale au droit / principales applications au domaine du

vivant »

Jean-Pierre PLAVINET

[FNDAE, 2004]

Traitement du phosphore dans les petites stations d’épuration à boues activées – comparaisons

techniques et économiques des voies de traitement biologique et physico-chimique

document technique de la FNDAE n°29 produit par le CEMAGREF et coordonné par Gaëlle

Deronzier et Jean-Marc Choubert, Ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation, de la pêche et des

affaires rurales, 2004, ISBN 2 11 092856 5.

[L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES – n° 274]

Le thème du mois: épuration des eaux usées, L'élimination du phosphore présent dans les eaux

résiduaires urbaines, Aurélie Legros et Nathalie Villain, www.guide-eau.com

[SATESE, 200x]

Comptes rendus des visites et bilans 24h du SATESE sur la STEP d’Envermeu

Documents produits entre 2005 et 2009

[SETEGUE, 2006]

Etude diagnostic du système d’assainissement – commune d’Envermeu

Document produit par le bureau d’études SETEGUE-groupe GED, décembre 2006

[Station de mesure hydrométrique Martin-Eglise]

Résultats de mesures effectuées à Martin-Eglise

http://www.hydro.eaufrance.fr

[ADEME] Fiche Technique Assainissement « organisation et fonctionnement d’une station d’épuration http://www.ademe.fr/partenaires/Boues/Pages/f14.htm

REFERENCES LEGISLATIVES & REGLEMENTAIRES

http://www.developpement-durable.gouv.fr/ext/assainissement/#_Zones_sensibles_%C3%A0

•Pour les zones sensibles :

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000816796&dateTexte


•pour les boues (qualité) :

http://www.ineris.fr/aida/?q=consult_doc/consultation/2.250.190.28.8.2271

http://www.ineris.fr/aida/?q=consult_doc/consultation/2.250.190.28.8.673#Article_6


TABLE DES ILLUSTRATIONS

Figure 1 : Débit journalier et mensuel en 2009 enregistré à la station hydrométrique de Martin-Eglise [Référence : www.hydro.eaufrance.fr].

Figure 2: Rapport DCO/DBO5 indiquant la charge en matière organique biodégradable des effluents - données 2009 de l’auto-surveillance [Annexe X].

Figure 3 : Vue des bassins d’aération (annulaire) et de clarification (au centre) de la STEP d’Envermeu..

Figure 4 : Schéma de fonctionnement de la STEP d’Envermeu.

Figure 5 : Vue du dégrilleur en entrée de la STEP d’Envermeu.

Figure 6 : Vue du bassin de dessablage-dégraissage de la STEP d’Envermeu.

Figure 7 : Vue du pont brosse sur le bassin d’aération annulaire de la STEP d’Envermeu.

Figure 8 : Vue du système d’évacuation par benne des boues agglomérées sur la STEP d’Envermeu.

Figure 9 : Teneur en phosphore total (Pt) dans les rejets de la STEP d’Envermeu par comparaison avec le seuil réglementaire non contraignant défini par l’arrêté de 2007 - données de l’autosurveillance [Annexe X].

Figure 10 : Teneur en azote global (NGL) dans les rejets de la STEP d’Envermeu par comparaison avec le seuil réglementaire non contraignant défini par l’arrêté de 2007 - données de l’autosurveillance [Annexe X].

Figure 11 : Représentation schématique du stockage ou de l'utilisation du phosphore par les bactéries en fonction du milieu.

Figure 12 : Schéma de la filière classique de traitement biologique du phosphore [L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 274].

Figure 13 : Scénario 1 - Ajout d’un bassin anaérobie.

Figure 14 : Scénario 2 - Refonte et reconstruction de la STEP.

Figure 15 : Bassin d’aération (périphérique) et bassin d’anaérobie (au centre) de la STEP de Colleville.


Figure 16 : Schéma des démarches engagées et à venir pour des travaux de mise aux normes de l’autosurveillance et de traitement du phosphore et de l’azote global sur la station d’épuration d’Envermeu – ainsi que des ressources dont dispose la commune pour prendre une décision quant au scénario à adopter.

Tableau 1 : Concentrations réglementaires en vigueur pour la STEP d’Envermeu (et toute station traitant plus de 120 kg/j de DBO5).

Tableau 2 : Abattements moyens annuels pour la STEP d’Envermeu (d’après les données 2009 de l’autosurveillance IKOS HYDRA) [SATESE, 2009 ; SETEGUE, 2006 ; Annexe X].

Tableau 3 : Comparaison des différents traitements du phosphore.

Tableau 4 : Charge de polluants à traiter pour un volume d’eaux usées de 375 m3/j.

Tableau 5 : Ouvrages et équipements nécessaires au scénario 2, répartis selon leur nature.

Tableau 6 : Estimation des coûts d’investissement pour la nouvelle STEP [SETEGUE, 2006].

Tableau 7 : Détail des coûts d’exploitation [SETEGUE, 2006].]

Tableau 8 : Comparaison des scénarios 1 (réaménagement) et 2 (refonte).

Tableau 9 : Ressources de la commune d’Envermeu dans un projet de refonte de la STEP.

Tableau 10 : Estimation de la réserve financière de la mairie sur les factures d’eau.


TABLE DES ANNEXES

Annexe I : Les acteurs rencontrés et les informations obtenues ..................................................44

Annexe II : Localisation des 14 stations d’épuration dans le bassin versant de l’Eaulne..............45

Annexe III : Localisation des points de mesure de la qualité de l’Eaulne......................................46

Annexe IV : L’azote (NGL et NTK) et le phosphore (Ptotal) dans les eaux de l’Eaulne à Envermeu et

à Martin-Eglise ...............................................................................................................................47

Annexe V : Débits mensuels de l’Eaulne mesurés à Martin-Eglise pour l’année 2009 .................48

Annexe VI : Rapport 2010 de la Cour des comptes .......................................................................49

Annexe VII : Modalités d'évaluation de l'état écologique pour les eaux douces de surface ........51

Annexe VIII : Schéma du système d’assainissement de la commune d’Envermeu.......................52

Annexe IX : Compte-rendu de visite 24h de la STEP d’Envermeu – SATESE..................................53

Annexe X : Résultats de l’autosurveillance réalisée sur la STEP d’Envermeu en 2009 – IKOS

HYDRA ............................................................................................................................................62

Annexe XI : Qualité des effluents de la STEP d’Envermeu sur la période 2005 - 2009 (données

SATESE)...........................................................................................................................................65

Annexe XII : Coût réactifs...............................................................................................................66

Annexe XIII : 9ème plan quinquennal de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie - Ministère de

l’Ecologie, du développement et de l’Aménagement durables ....................................................67

Annexe XIV : Demande d’inscription au COGE « Politique de l’eau » ...........................................69

Annexe XIII : Localisation des ouvrages dans le scénario 1 ...........................................................73

Annexe XVI : Localisation des ouvrages dans le scénario 2...........................................................74

Annexe XV : Plan cadastral de la commune d’Envermeu ..............................................................75


Annexe I : Les acteurs rencontrés et les informations obtenues.

Responsable du pôle assainissement à la DISE

Responsable Aménagement à la mairie d’Envermeu

Responsable Gestion de l’assainissement à la mairie d’Envermeu

Chargée d'Opération assainissement « fleuves côtiers » , Direction Territoriale Seine-Aval, Agence

de l’Eau de Seine-Normandie

Exploitant de la STEP d’Envermeu, Ikos Hydra

Technicien opérateur de la STEP d’Envermeu, SATESE

Technicien gestionnaire de la STEP de Fontaine-le-Dun, Véolia

Responsable de la STEP de Colleville, Véolia

Enseignant-chercheur maître de conférence SIAFEE à AgroParisTech spécialisée dans le traitement

biologique du phosphore


Annexe II : Localisation des 14 stations d’épuration dans le bassin versant

de l’Eaulne.

[Source: Rapport diagnostique du SIBEL 2007]

Nom de la station d'épuration Exutoire

Bailly en rivière Bailly-Bec

Callengeville BV Yères

Croixdalle Epandage/BV Eaulne

Envermeu L'Eaulne

Fresnoy-Folny Infiltration BV du Bailly-Bec

Gouchaupre BV Yères

Graval Infiltration BV Eaulne

Intraville Infiltration BV Eaulne

Londinières L'Eaulne

Martin Eglise L'Arques

Saint Germain sur Eaulne L'Eaulne

Saint Martin en campagne La Manche

Saint Nicolas d'aliermont BV Béthune

Smermesnil BV Yères

N.B. BV = bassin versant


Annexe III : Localisation des points de mesure de la qualité de l’Eaulne.

Point de mesure à Martin-Eglise

Aval de la STEP

Point de mesure à Envermeu

Amont de la STEP


Annexe IV : L’azote (NGL et NTK) et le phosphore (Ptotal) dans les eaux de

l’Eaulne à Envermeu et à Martin-Eglise.


Annexe V : Débits mensuels de l’Eaulne mesurés à Martin-Eglise pour

l’année 2009.

Mois Débit moyen (m3/s)

Janvier 4,38

Février 4,74

Mars 4,22

Avril 3,27

Mai 2,55

Juin 2,02

Juillet 1,92

Août 1,68

Septembre 1,43

Octobre 1,61

Novembre 2,07

Décembre 2,41


Annexe VI : Rapport 2010 de la Cour des comptes.

Retard sur le traitement des eaux usées

Extrait du Rapport public annuel 2010, Cour des comptes

LES INSTRUMENTS DE LA GESTION DURABLE DE L’EAU

I. Le bilan décevant de la politique de l’eau

A. Une amélioration trop lente de la qualité des eaux

B. La méconnaissance par la France des objectifs fixés par des directives communautaires

2. La directive « eaux résiduaires urbaines » (ERU)

a) Le risque de condamnations communautaires

La directive « eaux résiduaires urbaines » faisait obligation aux États membres de traiter les eaux

usées des agglomérations de plus de 2 000 habitants, entre 1998 pour les plus importantes et

2005 pour les plus petites. Les retards de la France dans ce processus ont conduit à une

condamnation par la CJCE en septembre 2004 pour les agglomérations les plus importantes. En

janvier 2008, la Commission européenne a initié une nouvelle procédure pouvant conduire à la

condamnation de la France à une amende et/ou à une astreinte. Ces risques financiers ont conduit

le ministère de l’écologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer (MEEDDM), dans

le cadre d’une « bataille de l’eau » tardivement engagée, à mobiliser les préfets et les agences de

l’eau et à élaborer un calendrier de mise en conformité jusqu’en 2011, soit treize ans après les

premières échéances. Le risque de condamnation demeure cependant, pour un montant estimé

par la Cour à 150 M€. Par ailleurs, de nouvelles procédures ont été initiées par la Commission

concernant les agglomérations moins importantes. La France a donc largement échoué à assurer la

mise en œuvre de cette directive de 1991 en temps utile.

b) Une responsabilité partagée entre les collectivités territoriales, l’État et les agences de l’eau

Une part notable du retard dans la mise en œuvre de la directive « ERU » est imputable aux

collectivités, qui ont souvent privilégié les investissements dans des usines de traitement d’eau

potable. La modernisation des stations d’épuration a ainsi débuté tardivement, alors que les

procédures prévues dans ce domaine (modification des documents d’urbanisme, enquête

publique,…) sont très lourdes et les risques contentieux importants. La gestion de l’assainissement

sous la forme de délégation de service public et les délais de transfert de la compétence

assainissement aux intercommunalités ont également retardé la mise en conformité. Enfin, les

retards constatés sont souvent liés aux difficultés rencontrées par les collectivités pour définir une

solution de traitement des boues d’épuration, chacune des trois options disponibles aujourd’hui

(épandage agricole, incinération, stockage) présentant des inconvénients.


L’État porte aussi une responsabilité importante dans le retard pris dans la mise en œuvre de la

directive. D’une part, il a délibérément retenu une approche restrictive […] lors de la définition

des zones sensibles pour lesquelles le traitement devait être amélioré en priorité. De ce fait, après

la condamnation de la France par la CJCE en 2004, des collectivités se sont retrouvées soumises à

l’échéance de 1998 et ont dû engager des travaux très importants dans un laps de temps contraint

pour se mettre en conformité. D’autre part, avant 2006, les services déconcentrés de l’État n’ont

pas fait usage des larges pouvoirs de police dont ils disposent pour obtenir des collectivités la mise

aux normes de leurs stations.

Enfin, les agences ne peuvent être exonérées de toute responsabilité dans ce retard. Elles mettent

souvent en avant le rôle indéniable qu’elles jouent dans la sensibilisation des élus locaux, mais

elles disposaient aussi de puissants leviers d’action qu’elles n’ont utilisés que tardivement. Avant

2006, […] les agences et notamment celle qui était la plus concernée par le contentieux (Seine

Normandie) n’avaient prévu que des mesures incitatives qui se sont révélées inefficaces. Elles

n’ont pas non plus conditionné les subventions accordées sur d’autres thématiques, en particulier

l’eau potable, à des engagements des collectivités sur le respect de la directive.

Quant aux 8èmes programmes d’intervention, ils n’avaient pas été dimensionnés pour pouvoir

mettre aux normes l’ensemble des stations d’épuration. Il a fallu attendre la condamnation de la

France et des instructions très claires de l’Etat pour que les agences appliquent des taux d’aides

dégressives.

Le contentieux de la directive « ERU » révèle des dysfonctionnements systémiques dans la

politique de l’eau, dont il convient de tirer les enseignements : une dilution des responsabilités,

une mauvaise coordination entre les services de l’État, une forme d’attentisme des agences, le

caractère insuffisamment répressif de la police de l’eau, une anticipation insuffisante et un suivi

déficient des risques contentieux.


Annexe VII : Modalités d'évaluation de l'état écologique pour les eaux

douces de surface.

(Annexe III, point 1.2. de l’arrêté du 25/01/10 relatif aux méthodes et critères d'évaluation de

l'état écologique, de l'état chimique et du potentiel écologique des eaux de surface)


Annexe VIII : Schéma du système d’assainissement de la commune

d’Envermeu.

(source : Setegue, 2006)


Annexe IX : Compte-rendu de visite 24h de la STEP d’Envermeu – SATESE.


Annexe X : Résultats de l’autosurveillance réalisée sur la STEP d’Envermeu

en 2009 – IKOS HYDRA.

ANALYSES DES EAUX


SOUS-PRODUITS

BOUES TRAITEES


Annexe XI : Qualité des effluents de la STEP d’Envermeu sur la période 2005

- 2009 (données SATESE).

(sources: bilans 24h une fois par an - SATESE)

Paramètre

(mg/L)

Norme : concentration

maximale (mg/L)

(selon arrêté 22/06/07)

2005

(05/07)

2006

(12/04)

2007

(19/07)

2008

(09/07)

2009

(30/06)

MES 25 2,50 5 7,7 2 4

DBO5 25 3 4 4 3 3

DCO 90 44 46 41 37 32

NTK 10 2,8 5,8 2,9 2 2,7

NGL 15 6,27 7,43 11,4 2,36 3,12

Pt 2 7,28 3,45 4,61 3,26 10,9

Ce tableau met en évidence que pour ce qui est des paramètres tels que les MES, la DBO5, la DCO

et les formes de l’azote (réduit : NTK et global : NGL), les rejets de la station sont inférieurs aux

normes précisées dans l’arrêté de 2007. En ce qui concerne le phosphore, on observe qu’il est,

chaque année, supérieur à la norme de 2007.

Il est à noter que ces analyses sont issues de bilans 24h réalisés une fois par an par le Satese sur la

station. Elles ne reflètent pas les variations mensuelles qu’il pourrait y avoir pour les paramètres

tels que l’azote par exemple.


Annexe XII : Coût réactifs.

….

Estimation du coût de fonctionnement du traitement du P physico-chimique

Type Coût moyen du

réactif

Quantité de Fe dans

le produit coût moyen du Fe

FeCl3 122€/tonne 14% 871€/tonne

Quantité en tonnes de

réactif/tonne de P à éliminer Coût/tonne de P à éliminer

Réactif de Fe à

12,5% en poids 14,4 1757

Réactif de Fe à

14% en poids 12,9 1569


Annexe XIII : 9ème plan quinquennal de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie

- Ministère de l’Ecologie, du développement et de l’Aménagement

durables.


Annexe XIV : Demande d’inscription au COGE « Politique de l’eau ».


Annexe XV : Localisation des ouvrages dans le scénario 1.


Annexe XVI : Localisation des ouvrages dans le scénario 2.


Annexe XVII : Plan cadastral de la commune d’Envermeu.