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Conception d’une station de traitement des eaux

usées dans une commune rurale

Analyse, choix et réalisation de la méthode la plus

appropriée à la commune et aux milieux aquatiques

CHEVALIER, Gary GAE3 – 2014 – 2015 Tuteur : BACCHI, Michel

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Conception d’une station de traitement des eaux usées dans une commune rurale

CHEVALIER Gary

GAE3 – 2014 – 2015

Tuteur : BACCHI Michel

Avertissement

Le PIND est un premier test qui permet à l’élève ingénieur de s’évaluer

(et d’être évalué par les enseignants), de prendre conscience des

connaissances acquises mais également de la marge de progression et des

éléments qui lui restent à acquérir.

Le PIND est un espace de liberté (le seul dans la formation) qui mesure

la motivation de l’élève ingénieur pour l’aménagement.

Le PIND est un exercice qui doit permettre de problématiser un sujet en

s’appuyant sur des recherches bibliographiques, d’élaborer un diagnostic

orienté et d’émettre des propositions.

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Remerciements

Je remercie dans un premier temps Monsieur Michel BACCHI, mon tuteur

de ce projet, pour ses conseils et pour m’avoir aidé à réaliser ce projet.

Je remercie Monsieur William GEORGES, le maire de la commune de

Bagneaux, pour m’avoir donné de nombreuses informations sur la commune.

Je remercie Monsieur Grégory MOREAU, responsable développement de

l’entreprise Jean-Voisin, pour ses informations sur les filtres plantés de roseaux.

Je remercie enfin l’ensemble des professeurs de l’école polytechnique de

l’université de Tours, pour avoir répondue à l’ensemble de mes questions.

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Sommaire

Avertissement………………….………………………………………………1

Remerciements………………………………………………………...………2

Sommaire…………………………………………………………..………….3

Introduction…………………………………………………………..……….4

Partie I : État initial du terrain d’étude………………………………………5

1- Présentation de la commune de Bagneaux………………………..…….6

2- La gestion de l’eau au sein de la commune……………………...……..11

3- Les contraintes du site………………………………………...……….15

Partie II : Le traitement des eaux usées pour la commune de Bagneaux.…21

1- Études des méthodes de traitement des eaux usées…………………….22

2- Choix de la méthode retenue pour la commune de Bagneaux……….…29

Partie III : La conception de la station de traitement des eaux usées……...40

1- Réalisation d’une station à filtre plantée de roseaux……………….…..41

2- Étude financière………………………………………………...……..56

Conclusion…………………………………………………………...………59

Bibliographie…………………………………………………………………60

Index des sigles……………………………………………………………….62

Annexes……………………………………………………………………….64

Table des matières…………………………………………………..………..72

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Introduction

Les élues de la commune de Bagneaux souhaitent la mise aux normes des

rejets des eaux usées au sein de la commune. Pour cela, le conseil municipal a

fait appel en 2013 à la société BIOS (bureau d’étude situé à Aillant-sur-Tholon

dans l’Yonne) afin de réaliser l’étude du zonage d’assainissement.

Cette étude a abouti à une proposition de 2 modes d’assainissement,

l’assainissement collectif et non collectif. Ainsi, l’assainissement collectif sera

réservé au bourg de la commune (car c’est le lieu où il y a le plus d’habitant)

tandis que les hameaux devront s’équiper d’assainissement autonome aux

normes.

A ce jour, le plan du future réseau d’assainissent collectif a été réalisé

mais aucun travaux n’a encore été engagés. De plus, les études sur la future

station de traitement des eaux usées n’ont toujours pas été réalisées.

L’objectif de ce projet individuel est ainsi de réaliser les études sur la

future station de traitements des eaux usées. En effet, il est nécessaire de

déterminer qu’elle est la méthode la mieux appropriée à la commune et aux

milieux aquatiques et de réaliser les plans de la station. Mais il est également

essentiel d’étudier les impacts qu’aura la station sur le milieu récepteur.

La finalité principale de la collecte et de l’épuration des eaux usées d’une

commune est d’assurer la protection de l’hygiène publique tout en rejetant les

eaux épurées dans un milieu récepteur dans des conditions permettant le

maintien ou l’amélioration de la qualité de ce milieu. L’impact majeur sur

l’environnement des ouvrages destinés à l’épuration des eaux résiduaires

urbaines est donc positif. Mais, comme toute installation, ces ouvrages ont

également des impacts négatifs.

Ce projet s’inscrit également dans la cadre des objectifs de la loi sur l’eau

et les milieux aquatiques (LEMA) du 30 décembre 2006. Les ambitions de cette

loi est d’atteindre les objectifs de la directive cadre européenne sur l’eau

d’octobre 2000 qui vise en particulier le retour à un bon état des eaux d’ici 2015.

Or, cette objectif est encore très loin d’être atteint.

Ainsi, ce projet soulève plusieurs questions telles que : Quelles sont les

contraintes du site dans la réalisation d’une station de traitement des eaux usées ?

Quelles sont les méthodes de traitement des eaux et laquelle est la mieux

appropriée à la commune et aux milieux aquatiques ? Quelles seront les impacts

qu’aura la future station sur la commune et sur le milieu récepteur ?

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Partie I : État initial du terrain d’étude

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1 – Présentation de la commune de Bagneaux.

1.1- Zone géographique et administrative.

La commune de Bagneaux est une petite commune de 230 habitants située

dans le département de l’Yonne entre Sens et Troyes, à 2 km à l’est de

Villeneuve-L’archevêque. La commune se compose d’un bourg et de plusieurs

hameaux. Le tout s’étant sur un territoire de 16,24 km2. La rivière La Vanne

coule au sud de la commune.

Sens

Troyes

Yonne

Bagneaux

Figure 1 : Localisation de la commune de Bagneaux Source : Géoportail

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Bagneaux se situe dans l’arrondissement de Sens, dans le canton de

Villeneuve-L’archevêque et fait partie de la communauté de commune de la

Vanne et du Pays d’Othe. Le maire actuel de la commune est Monsieur

GEORGES William.

Figure 2 : Communauté de commune de la Vanne et du Pays d'Othe Source : Bulletin n°19 « Communauté de Commune de la Vanne et du Pays d’Othe »

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1.2- Population, logements et activités économiques.

La figure suivante montre l’évolution de la population de Bagneaux de 1962

à 2012.

La population actuelle de la commune de Bagneaux est de 230 habitants et

la densité est de 14.2 habitants par km2.

La population de Bagneaux a connu une nette augmentation à partir de 1982,

avec près de 75.6 % d’habitant en plus de 1982 à 2012, soit 2.52 % par an. Une

estimation selon une projection polynomiale (en rouge) de l’évolution de la

population donnerait une population de 381 habitants en 2025. Tandis qu’une

projection linéaire donnerait une population de 289 habitants en 2025 (en vert).

Mais l’I.N.S.E.E prévoit une augmentation de 0.2 % tous les ans dans le

département de l’Yonne. Cette estimation prévoirait une population de 235

habitants en 2025.

Savoir le nombre d’habitant au sein de la commune, ainsi que la possibilité

que celui-ci augmente dans le futur, permettra de déterminer la capacité

épuratoire de la future station. Mais il faut également connaître le pourcentage

de résidence secondaire afin de déterminer si les fluctuations de charge polluante

arrivant à la station seront importantes au cours de l’année.

La répartition des logements au sein de la commune est présentée dans le

tableau ci-dessous :

Figure 3 : Évolutions de la population de Bagneaux et estimations Source : I.N.S.E.E

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Types de logements Nombre (2011)

Pourcentage

Résidences principales 96 67,3

Résidences secondaires 30 21,3

Logements vacants 16 11,4

Total 142 100

Nombre moyen d'habitant par résidence principale

2,4

Tableau 1 : Types de logement à Bagneaux Source : I.N.S.E.E

Il y a un fort pourcentage de résidence secondaire. La station devra donc être

capable de bien supporter les fluctuations de charge au cours de l’année.

La principale activité économique sur la commune est l’agriculture. Il y a en

effet 7 exploitations actuellement existantes. Ces exploitations peuvent avoir un

impact sur les effluents arrivant à la station car elles peuvent produire un volume

plus fort d’eau résiduaire ainsi qu’un flux plus ou moins fort de pollution.

1.3- Les documents d’urbanisme.

Afin de connaitre les perspectives de développement au cœur de la

commune, il est nécessaire d’étudier les documents d’urbanisme en vigueur. En

effet, un PLU (Plan Local d’Urbanisme) est existant sur la commune de

Bagneaux et il a été approuvé en 2007.

Des terrains sont disponibles pour l’urbanisation, surtout au niveau du bourg

de Bagneaux. La carte suivante montre les zones AU (à urbaniser) au niveau du

bourg de la commune. Nous remarquons que 11.23 hectares sont disponibles

pour la réalisation de nouvelle habitation.

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Figure 4 : Zonage du PLU de Bagneaux au niveau du bourg Source : PLU de Bagneaux

Il y a également 4.85 hectares de zones à urbaniser au niveau du hameau

« Rateau » de la commune.

Un SCOT (Schéma de Cohérence et d’Organisation Territorial) est en cour

de réalisation au niveau des Communautés de Commune du Sénonais afin de

mettre en place l’organisation du territoire en définissant les spécificités de

chacun et les orientations.

Au niveau de la communauté de commune de la Vanne et du pays d’Othe,

un PLUi (Plan Local d’Urbanisme intercommunal) est également en cour de

réalisation. Il y a en effet encore beaucoup de communes qui n’ont pas de

document d’urbanisme, d’autres qui ont encore un POS (Plan d’Occupation des

Sols) qui sera obsolète au mieux le 31 décembre 2015.

Le PLUi va ainsi créer des projets d’urbanisme et d’aménagement qui

fixeront les règles générales d’utilisation des sols sur l’intégralité du territoire

communautaire. Il faut donc prévoir que les règlements d’urbanisme en vigueur

sur la commune seront modifiés dans les années à venir.

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2- La gestion de l’eau au sein de la commune.

2.1- Eaux potables.

Sur la commune de Bagneaux, c’est le Syndicat Intercommunal d’Adduction

d’Eaux de Sens Nord-est qui gère le réseau de distribution. Le syndicat a délégué

ce service à la SAUR à travers un contrat d’affermage.

L’affermage est une délégation de service public où la collectivité publique

assure le renouvellement des infrastructures tandis que l’exploitant privé réalise

l’activité d’alimentation en eau potable.

Les consommations de la commune en 2010 ont été de 14 225 m3 pour 147

branchements, soit 97 m3 par abonné et par an. Le prix de l’eau en 2014 était de :

- Abonnement part Syndicale : 13,0 € HT/an.

- Abonnement part SAUR : 35,36 € HT/an.

- Prix de l’eau part Syndicale : 0.3623 € HT/m3.

- Prix de l’eau part SAUR : 0.7555 € HT/m3.

- Lutte contre la pollution : 0.4 € HT/m3.

- Préservation des ressources en eau : 0.0814 € HT/m3.

- TVA : 5,5 %

Soit, pour une facture de 97 m3/an : 214,67 € TTC/an (2.24 €/m3).

La future station de traitement des eaux usées aura un impact sur la facture.

En effet, afin de payer les charges de fonctionnement de la station, les abonnés

devront payer une charge supplémentaire.

La station ne devra pas être placée à proximité d’un captage d’eau potable

pour éviter sa contamination. Il n’y a pas de captage d’eau potable sur la

commune. Mais un captage d’eau potable des eaux de la ville de Paris situé dans

la commune voisine est présent. Son périmètre de protection rapprochée déborde

sur la commune de Bagneaux comme le montre la carte ci-dessous :

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Figure 5 : Périmètre de protection rapprochée sur la commune de Bagneaux Source : PLU de Bagneaux

La station devra ainsi ne pas se situer dans ce périmètre de protection

rapprochée afin de ne pas polluer la ressource en eau potable.

2.2- Eaux usées.

La commune de Bagneaux n’est pas actuellement dotée d’infrastructures

collectives de traitement. Les habitants recourent donc tous aux techniques

d’assainissement individuel. Mais la commune a fait appel, en 2013, à un bureau

d’étude pour réaliser le schéma directeur d’assainissement.

Cette étude a abouti à une proposition de zonage des 2 modes

d’assainissement (collectif et non collectif). Le plan du futur réseau

d’assainissement qui sera présent sur le bourg de la commune est représenté sur

la carte ci-dessous :

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Ce réseau sera entièrement séparatif, c’est-à-dire qu’aucune eau pluviale ne

sera recueillie par ce réseau. On remarque que le bureau d’étude avait déjà

réfléchi à l’emplacement futur possible de la station de traitement des eaux usées,

en bas à droite du plan ci-dessus.

2.3- Eaux pluviales.

Sur les deux hameaux de la commune de Bagneaux, le réseau pluvial est très

sommaire. En effet, les écoulements de chaussée sont canalisés par des

aménagements en bordure de trottoir. Sur le bourg de Bagneaux, un réseau

collecte les eaux pluviales et il est présent dans la partie basse du bourg.

L’exutoire est la Vanne où se rejette les eaux pluviales via des fossés. Des fossés

collectent également les eaux sur la partie haute du bourg.

Figure 6 : Zonage d'assainissement collectif Source : Étude du zonage d’assainissement

Emplacement possible de

la future S.T.E.P

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2.4- Gestion et entretien de la rivière La Vanne.

La commune de Bagneaux fait partie du Syndicat Intercommunal

d’Assainissement et d’Irrigation de la Vallée de la Vanne et de ses affluents

(SIAIVV). Le syndicat regroupe toutes les communes riveraines du cours

principal de la Vanne sur les départements de l’Aube et de l’Yonne. Le syndicat

a été constitué afin de réaliser un programme d’assainissement des zones

agricoles dans la vallée et de lutter contre les crues.

Le syndicat réalise donc les aménagements de la rivière pour limiter les crues

et pour atteindre le bon état écologique de la rivière. Il a donc une certaine

importance pour les réalisations des stations de traitement des eaux usées car les

rejets des stations ont un impact sur l’état écologique des rivières.

Une association de pêche, l’A.A.P.P.M.A (Association Agréée de Pêche et

de Protection des Milieux Aquatiques) de Villeneuve-L’archevêque, gère la

pêche et le peuplement piscicole sur la rivière La Vanne depuis son entrée dans

le département de l’Yonne jusqu’à la limite avec la prochaine A.A.P.P.M.A.

L’association effectue des déversements de truite fario, qui est l’espèce

piscicole dominante, quatre fois par an. D’autres espèces sont également

présentes, mais en plus faible quantité.

La future station devra avoir le plus faible impact possible sur la rivière afin

de pouvoir maintenir et/ou améliorer le bon état écologique de la rivière et ainsi

de ne pas nuire à l’association de pêche.

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3- Les contraintes du site.

3.1- Climat.

Le climat semble a priori peu important pour les stations d’épuration.

Pourtant, certains facteurs peuvent avoir une importance non négligeable.

L’ensoleillement a un rôle important pour certains types de traitement et pour

le séchage naturel des boues. Aussi, il conviendra de repérer les sites bien

exposés et ensoleillés suivant les filières d’épuration.

Les températures sont un facteur important dans les régions froides, du fait

de l’existence de températures critiques pour les traitements biologiques.

Les relevés météorologiques les plus proches sont situés à Troyes, à 36

kilomètres de la commune de Bagneaux et ils sont présentés dans le graphique

ci-dessous :

Figure 7 : Données météorologiques sur la commune de Bagneaux Source : Météo-France

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0

50

100

150

200

250

T°C

Enso

lleill

emen

t (h

)

Mois

Normales annuelles de la station de Troyes

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L’ensoleillement aura une certaine importance selon le type de traitement

retenu. Quant aux températures, les très faibles valeurs possibles en hiver

(température minimum de -21°C en Janvier) réduiront les performances

épuratoires de la future station du fait que le traitement sera biologique et donc

moins efficace lorsqu’il fait froid. Les hautes températures possibles en été

(température maximum de 41°C en Août) peuvent également avoir un impact

sur certain type de traitement (comme par exemple le lagunage).

3.2- Risques d’inondation et topographie de la commune.

La rivière La Vanne et sa vallée délimitent la seule zone inondable de la

commune. La Vanne est une rivière de première catégorie et a un débit moyen

de 5.4 m3.s-1. Elle est un affluent de l’Yonne et donc un sous-affluent de la Seine.

La carte suivante montre les zones inondables sur la commune de Bagneaux :

Le lit mineur est la zone où la rivière coule en temps normal. Le lit moyen

est, en cas de crue, une zone de grand écoulement et de mobilité. Et le lit majeur

est une zone d’expansion des crues rares à exceptionnelles.

Les textes règlementaires interdisent la construction de stations d’épuration

en zone inondable, mais ils existent des possibilités de dérogation. Il est en effet

parfois nécessaire, techniquement, de construire les stations d’épuration au point

bas, donc très souvent en zone inondable.

Figure 8 : Plan des zones inondables de La Vanne Source : PLU de Bagneaux

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Ce qui sera peut-être le cas sur la commune de Bagneaux où, pour permettre

un écoulement des eaux usées totalement gravitaire, la station de traitement des

eaux usées doit être placée en zone inondable comme le démontre la carte ci-

dessous :

Figure 9 : Altitude sur la commune de Bagneaux Source : http://fr-fr.topographic-map.com/

La future station d’épuration devra donc être soit en zone inondable pour

permettre un écoulement gravitaire de l’eau, soit en dehors de la zone inondable

mais en étant obligée d’acheminer l’eau à l’aide de poste de relevage.

3.3- L’occupation de l’espace.

L’implantation d’une station de traitement des eaux usées consomme de

l’espace et a des impacts quantitatifs du fait de la surface consommée. Ils sont

aussi qualitatifs, du fait de la vocation des espaces occupés et de la nature de la

station d’épuration (une station peut être plus ou moins compacte et peut plus ou

moins s’intégrer dans le paysage). Le coût des terrains entre aussi en jeu dans le

choix du site et du type de traitement.

127 m

116 m

111 m

106 m

Limite de la

zone inondable

http://fr-fr.topographic-map.com/

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Au niveau du bourg de Bagneaux, on distingue trois types majeurs de

paysage présentés sur la carte ci-dessous :

Figure 10 : Type de paysage sur le bourg de Bagneaux

La meilleure implantation pour la future station serait dans une zone humide

car elles ont une valeur foncière très faible. Mais toutes ces zones sont dans des

zones inondables.

Une autre implantation possible serait dans un paysage agricole, ils sont en

effet pour la plupart hors zone inondable mais ont une valeur foncière plus

élevée.

Paysage de zone humide et de forêt

Paysage agricole

Paysage de zone urbanisée

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3.4- Qualité du milieu aquatique récepteur : La Vanne.

Les débits de La Vanne ont été observés sur une période de 53 ans à Pont-

sur-Vanne, situé à 15 km en aval de Bagneaux. Les valeurs des débits moyens

mensuels sont représentées sur le graphique si dessous :

Figure 11 : Moyenne des débits mensuels de La Vanne Source : www.hydro.eaufrance.fr

La Vanne présente un régime hydrologique de type pluvial océanique.

En effet, nous pouvons remarquer des périodes de haute eau en hiver et des

périodes de basse eau en été.

La qualité des eaux de la rivière est en générale bonne. Plusieurs paramètres

chimiques et biologiques ont été mesurés à Pont-sur-Vanne également. Les

résultats de chaque paramètre peuvent être classés en 5 classes :

- Très bon

- Bon

- Passable

- Mauvais

- Très mauvais

Le tableau ci-dessous présente les résultats des matières organiques et

oxydables (MOOX), les matières azotées (MA), les nitrates (NO3-), les matières

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Dé

bit

mo

yen

(m

3 /s)

Mois

Débit moyen de La Vanne (m3/s)

Débit moyen (m3/s)

http://www.hydro.eaufrance.fr/

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phosphorés (MAP), l’indice biologique global normalisé (IBGN), l’indice

biologique diatomé (IBD) et l’indice poisson rivière (IPR) sur la rivière La

Vanne.

Paramètres Classe

MOOX Passable

MA Très bon

NO3- Mauvais

MAP Très bon

IBGN Très bon

IBD Bon

IPR Passable

Tableau 2 : Paramètres chimiques et biologiques de La Vanne Source : Dreal de bourgogne et Onema

Il y a un taux très élevé en nitrate et en matière organique et oxydable.

L’excès en nitrate dérègle l’équilibre biologique des milieux en favorisant

l’eutrophisation. Les nitrates limitent également les usages de l’eau, notamment

en étant indésirables pour la production d’eau potable.

Les matières organiques et oxydables consomment l’oxygène dissous dans

l’eau pour se dégrader. Cela provoque la désoxygénation du milieu, au détriment

de la vie aquatique qui conduit à une réduction de la richesse des écosystèmes.

Afin d’éviter une détérioration de la qualité du milieu, la future station de

traitement des eaux usées devra avoir le plus faible impact possible sur le milieu

récepteur afin de pouvoir améliorer les paramètres chimiques et biologiques.

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Partie II : Le traitement des eaux usées pour la commune de Bagneaux

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1– Études des méthodes de traitement des eaux usées.

1.1- Le traitement des eaux usées

Le principe de l’épuration des eaux usées urbaines est basé, dans la plupart

des cas, sur la dégradation biologique aérobie des pollutions présentes dans les

eaux usées. Dans la nature, les microorganismes présents dans les rivières et dans

les sols effectuent spontanément une biodégradation de la pollution des eaux,

c’est le phénomène d’autoépuration.

Les stations de traitement des eaux usées ne font qu’au final d’imiter la

nature mais dans un espace plus confiné où les processus biologiques de

dégradation de la pollution sont amplifiés et intensifiés.

Parmi les procédés biologiques, on distingue essentiellement :

- Les procédés à cultures libres où les microorganismes épurateurs sont

présents librement dans l’eau.

- Les procédés à cultures fixées où les microorganismes sont fixés sur un

support solide.

D’autres techniques, utilisées dans les zones rurales, sont des copies

d’écosystème naturel de type zone humide associant eaux, sols et végétaux. Mais

peu importe les méthodes utilisées pour le traitement des eaux usées, elles

contiennent toutes les étapes décrites ci-dessous :

a- Les prétraitements et traitements primaires

Les prétraitements permettent d’éliminer les déchets de taille importante à

l’aide d’une grille. Les déchets retenus sont en générale, les déchets supérieurs

à 10 mm de diamètre.

Les traitements primaires permettent d’éliminer, dans un premier temps, les

MES (Matières En Suspension) les plus lourdes, c’est-à-dire, les MES qui ont

une densité supérieure à l’eau. Les traitements primaires permettent, dans un

second temps, d’éliminer les huiles et graisses présentent dans les eaux usées.

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b- Les traitements secondaires

Les traitements secondaires permettent, quand l’épuration est biologique,

d’éliminer la pollution carbonée présente dans l’eau par des microorganismes

chimiotrophes. Ces traitements font diminuer la DCO (Demande Chimique en

Oxygène), la DBO5 (Demande Biologique En Oxygène pendant Cinq jours) et

les MES.

c- Les traitements tertiaires

Les traitements tertiaires permettent d’éliminer les matières azotées et

phosphorées présentent dans l’eau quand la station est en zone plus stricte. On

peut prendre par exemple les zones sensibles qui sont des zones particulièrement

sensibles aux pollutions, notamment celles qui sont sujets à l’eutrophisation et

dans lesquelles les rejets de phosphore, d’azote ou de ces deux substances

doivent être réduits.

Les traitements tertiaires permettent également d’augmenter les

rendements d’élimination de la pollution carbonée et de désinfecter l’eau traitée

lorsque qu’elle est rejetée à proximité des zones de baignade.

d- Les traitements des boues

Les traitements des boues permettent de réduire la siccité des boues, c’est-à-

dire à réduire leur teneur en eau pour, au final, réduire leur volume. Ils permettent

également de les stabiliser pour éviter leur fermentation.

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1.2- Le lagunage

La technique de

l’épuration par lagunage

consiste à faire circuler

lentement un effluent,

préalablement dégrillé,

dans une succession de

bassins peu profonds,

appelés lagunes. Les

lagunes sont au nombre

minimum de trois et sont

connectées en cascade.

La matière organique

est partiellement dégradée au cours de son cheminement dans les bassins via les

microorganismes aérobies. L’oxygène qui est nécessaire aux bactéries

épuratrices est en partie apporté par photosynthèse grâce aux algues qui se

développent dans les bassins.

Le lagunage naturel demande beaucoup de surface de terrain mais a le coût

de construction le plus faible. L’entretien du système consiste à un curage tous

les cinq ans environ des lagunes et à la tonte des abords.

Figure 13 : Principe de fonctionnement d'une station à lagunage Source : http://www.crit.archi.fr/

Figure 12 : Exemple de lagunage naturel Source : http://www.crit.archi.fr/

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1.3- Les boues activées

La technique des boues

activées est la méthode la

plus répandue pour les

agglomérations de plus de

deux mille habitants. En

effet, ce procédé est le plus

efficace pour éliminer la

pollution azotée et

phosphorée.

La dégradation aérobie

de la pollution s’effectue par

un mélange des microorganismes épurateurs présents dans les boues et de

l’effluent à traiter.

Les phases « eaux épurées » et « boues épuratrices » sont ensuite séparées

par gravité dans un décanteur.

Pour éliminer le phosphore, un traitement par précipitation avec ajout de

réactif (le plus souvent, du chlorure ferrique FeCl3) est en général requis pour

atteindre des bons rendements. Mais les filières de types boues activées sont, en

général, peu utilisées dans les petites collectivités en raison de leur complexité

et du coût de leur entretien.

Figure 15 : Principe de fonctionnement d'une station par boue activée Source : http://eau.seine-et-marne.fr/

Figure 14 : Exemple d'une station par boues activées

Source : http://eau.seine-et-marne.fr/

http://eau.seine-et-marne.fr/


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1.4- Les disques biologiques

Le procédé d’épuration

par disques biologiques est

un procédé par culture

fixée.

Les microorganismes se

développent et forment un

film biologique épurateur à

la surface d’une batterie de

disques de deux à trois

mètres de diamètre semi-

immergés où l’eau à traiter

circule.

Au cours de la rotation des disques, le biofilm fixé est alternativement mis

en contact avec l’oxygène de l’air et de la pollution à dégrader. L’effluent est

préalablement décanté afin d’éviter tout colmatage des matériaux supports. Les

boues qui se décrochent sont ensuite séparées de l’eau traitée par décantation

dans un clarificateur.

Figure 17 : Principe de fonctionnement d'une station à disque biologique Source : http://www.eau.public.lu/

Figure 16 : Exemple de station à disque biologique Source : http://www.eau.public.lu/

http://www.eau.public.lu/


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1.5- Les filtres plantés de roseaux

Le principe d’épuration par

les filtres plantés de roseaux

est basé sur le principe du

développement d’une

biomasse aérobie fixée sur un

sol artificiel. Il existe de

nombreuses combinaisons

possibles mais la filière

principale est la filière

classique qui comporte deux

étages verticaux en série.

Le premier étage est alimenté avec des eaux brutes simplement dégrillées.

En effet, les systèmes de traitement primaire ne sont pas nécessaires. Le

colmatage des filtres par les dépôts est évité grâce à l’action mécanique des tiges

des roseaux sous l’action du vent. Les lits du deuxième étage apportent un

complément de traitement dont le but est d’assurer une dégradation complète de

la pollution azotée.

Ce type de traitement a, en général, un coût plus élevé que les stations à

lagunage. L’entretien consiste à couper les roseaux annuellement. Il n’y a pas

d’évacuation de boues liquides, les boues déshydratées (assimilables à du

compost) sont évacuées tous les dix ans environ. Cette filière est actuellement la

plus utilisée en milieu rural du fait de sa facilité d’entretien et de son faible coût

d’exploitation.

Figure 19 : Principe de fonctionnement d'une station à filtre plantée de roseaux Source : http://www.sillon38.com/

Figure 18 : Exemple de filtre planté de roseaux Source : http://www.sillon38.com/

http://www.sillon38.com/


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1.6- Les lits bactériens

Le principe d’épuration par

lit bactérien est un procédé par

culture fixée.

Après les traitements

primaires, l’eau arrive sur un lit

de matériaux poreux où les

microorganismes épurateurs

peuvent si fixer. L’oxygène est

apporté par aération du lit

bactérien. Après avoir traversée

le lit bactérien, l’eau va aller

dans un décanteur qui va séparer

l’eau traitée et les boues.

Ce système est majoritairement utilisé pour les eaux très chargées qui

peuvent provenir, par exemple, d’industrie agroalimentaire.

Figure 21 : Principe de fonctionnement d’une station à lit bactérien Source : http://www.hqe.guidenr.fr/

Figure 20 : Exemple d'une station à lit bactérien Source : http://www.hqe.guidenr.fr/

http://www.hqe.guidenr.fr/


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2 – Choix de la méthode retenue pour la commune de Bagneaux

2.1- Capacité de la future station de traitement des eaux usées

L’Arrêté du 22 juin 2007, relatif à la collecte, au transport et au traitement

des eaux usées des agglomérations dit :

Les stations d’épuration et leur capacité de traitement sont

dimensionnées de façon à traiter le débit de référence, la charge

brute de pollution organique, ainsi que les flux de pollution

produits par l’agglomération, en tenant compte de ses

perspectives de développement.

L’étude du zonage d’assainissement prévoit que le futur réseau

d’assainissement collectif serait raccordé à 64 habitations présentes sur le bourg.

Nous avons vue dans le tableau 1 (types de logement à Bagneaux) que le taux de

résidences principales au niveau de la commune est de 67,3 % et que le taux de

résidences secondaires est de 21,3 %.

De ce fait, le futur réseau d’assainissement collectif serait raccordé à 43

résidences principales et à 13 résidences secondaires. De plus, nous savons qu’il

y a environ 2,4 habitants par résidence, donc :

- 2,4 * 43 = 103 habitants en résidence principale.

- 2,4 * 13 = 31 habitants en résidence secondaire.

La future station de traitement des eaux usées serait donc raccordée à, au

maximum, environ 134 habitants actuellement.

Mais nous devons prendre également en compte l’évolution future de la

population de Bagneaux. Selon l’Insee, la population dans l’Yonne augmenterait

de 0,2 % tous les ans. Or, la population de Bagneaux à augmenter de 2,57 % par

ans ces dernières années.

Nous allons prendre comme scénario où la population de Bagneaux

continuerait à augmenter légèrement plus que la moyenne de l’Yonne, soit 0,5

% par ans.

De ce fait, si nous nous projetons cinquante ans plus tard en 2065, la

population du bourg serait d’environ 167 habitants.

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La future station de traitement des eaux usées aura donc une capacité de 167

EH (équivalents habitants), que l’on peut arrondir à 170 EH, pour prévoir le

développement futur de la population.

Tous ces éléments cités précédemment sont résumés dans le tableau ci-dessous :

Nombre %

Habitations raccordées 64 100

Résidences principales 43 67,3

Résidences secondaires

13 21,3

Habitants en résidence principale

103 76,9

Habitants en résidence secondaire

31 23,1

Total habitants raccordés

134 100

Estimation de l'évolution de la

population par an - 0,5

Habitants raccordés estimé en 2065

167 -

Tableau 3 : Estimation de la population du bourg en 2065

2.2- Type d’effluent à traiter

La station recevra principalement des eaux résiduaires urbaines et quelques

eaux résiduaires proviendraient de deux exploitations agricoles céréalières

présentent sur le bourg de la commune mais elles seront en très faible quantité

comparées aux eaux résiduaires urbaines.

La station ne recevra aucune eau pluviale car le réseau d’assainissement

collectif sera entièrement séparatif.

La station aura une capacité maximale de 170 EH. Un équivalent habitant

correspond à la quantité de pollution qu’un habitant rejette par jour, soit :

- 120 g de DCO (Demande Chimique en Oxygène) par habitant et par jour.

- 60 g de DBO5 (Demande Biologique en Oxygène en 5 jours) par habitant

et par jour.

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- 90 g de MES (Matières En Suspension) par habitant et par jour.

- 15 g de NTK (Azote de Kjeldahl) par habitant et par jour.

- 6 g de Pt (Phosphore totale) par habitant et par jour.

Un équivalent habitant correspond également à 150 litres d’eau usée par

habitant et par jour.

Nous pouvons donc estimer les caractéristiques de l’eau à traiter par la future

station de traitement des eaux usées qui sont présentées dans le tableau suivant :

Caractéristiques de l'effluent à traiter

Capacité épuratoire de la station (EH) 170

Débit d'eau à traiter (m3/jour) 25,5

Débit d'eau à traiter (m3/h) 1,1

Flux massique Concentration massique

kg/jour g/h mg/l g/m3

DCO 20,4 850 800 800

DBO5 10,2 425 400 400

MES 15,3 638 600 600

NKT 2,6 108 100 100

Pt 1,0 42 40 40

Tableau 4 : Caractéristiques de l'eau à traiter par la future station

2.3- Capacité d’épuration à obtenir avant le rejet dans le milieu naturel

Les stations de traitement des eaux usées doivent respecter les normes de

rejet définies par l’arrêté du 22 juin 2007.

Les stations peuvent être divisées en deux catégories :

- Les stations traitant une charge brute de pollution organique inférieure

ou égale à 120 kg/j de DBO5 (ou inférieure ou égale à 2 000 EH).

- Les stations traitent une charge brute de pollution organique supérieure

à 120 kg/j de DBO5 (ou supérieure à 2 000 EH).

Les stations d’une capacité supérieure à 2 000 EH ont des normes de rejets

beaucoup plus stricts. De plus, si ces stations se situent dans des zones sensibles

sujettes à l’eutrophisation, des normes de rejet de l’azote total (NGL) et du

phosphore total (Pt) sont prescrites. Ce qui n’est pas forcément le cas pour les

stations ayant une capacité inférieure à 2 000 EH.

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Le traitement de l’eau usée pour les stations ayant une capacité inférieur à

2 000 EH doit, au minimum, permettre d’atteindre les rendements ou la

concentration prévue est dans l’annexe I de l’Arrêté du 22 juin 2007, présenté

ci-dessous :

Paramètres Concentration à ne

pas dépasser Rendement minimum à atteindre

DBO5 35 mg/l 60%

DCO 60%

MES 50%

Tableau 5 : Annexe 1 de l'Arrêté du 22 juin 2007

Des valeurs plus sévères que celles mentionnées en annexe I peuvent être

fixées par le préfet si les objectifs de qualité des eaux réceptrices les rendent

nécessaires. Notamment si le débit de rejet de la station d’épuration est supérieur

à 25 % du débit du cours d’eau récepteur du rejet pendant une partie de l’année

Le débit de rejet de la station sera au maximum de 25,5 m3/j et le débit de la

rivière La Vanne à un débit moyen de 5,40 m3/s et un débit d’étiage de 3,8 m3/s,

soit 328 320 m3/j. 25% du débit d’étiage représente 82 080 m3/j. Le débit de

rejet de la station est donc nettement inférieur à 25% du débit du cours d’eau

récepteur.

Les effluents traités par la future station de traitement des eaux usées

pourront donc uniquement respecter l’annexe 1 de l’arrêté du 22 juin 2007.

2.4- Comparaison des différentes méthodes

Comme nous venons de le voir précédemment, il existe de multiple façon de

traiter les eaux usées. Mais toutes ces méthodes ont des rendements épuratoires,

des coûts, des modes d’exploitation, des superficies et une intégration dans le

paysage différente.

En milieu rurale, la conception des petites stations doit être simple et

permettre une exploitation aisée. En effet, l’entretien y est presque toujours

assuré par un personnel non spécialisé, souvent affecté à temps partiel à

l’installation.

Les petites communes rurales ont des ressources financières limitées. De ce

fait, les procédés d’épuration qui ont un coût et une complexité d’entretien élevée

sont généralement peu utilisés car ils peuvent consommer trop d’électricité et de

réactif.

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La superficie de la station d’épuration n’est pas une problématique majeure

car il y a, en générale, beaucoup d’espaces disponibles dans les communes

rurales. Mais il faut également prendre en compte que, plus la superficie de la

station est grande, plus le coût de l’achat de terrain est élevé.

L’intégration dans le paysage à également son importance dans les petites

collectivités. En effet, une station qui s’intègre mieux dans le paysage et qui

passe le plus inaperçue possible est plus appréciée par les habitants de la

commune et présente un faible impact paysagé.

Enfin, une station de traitement des eaux usées doit avoir le moins d’impacts

possibles sur le milieu récepteur. Pour cela, la station doit avoir les plus hautes

capacités épuratoires possibles.

En résumé, une station de traitement des eaux usées dans une commune

rurale doit :

- Avoir un coût d’entretien faible.

- Avoir un système de traitement et une exploitation simple.

- Une bonne intégration dans le paysage.

- Un prix raisonnable pour la commune.

- Un impact sur le milieu récepteur le plus faible possible.

Le lagunage a des performances épuratoires très limité et donc un impact

plus élevé sur le milieu récepteur. Par exemple, il y a un fort développement

d’algues vertes en été, qui sont ensuite déversées dans la rivière en période

d’étiage où le milieu est le plus sensible.

De plus, la commune doit disposer d’une surface de terrain importante et

d’un prix de terrain faible. En effet, il faut environ 10 m² de plan d’eau par

habitant.

Mais c’est une méthode qui est peu chère en réalisation et en exploitation.

Elle est très intéressante du point de vue de l’investissement, de l’entretien et de

l’exploitation simple et rustique. En effet, l’entretien de ce système consiste juste

à un curage des boues dans le bassin tous les quatre à cinq ans environ et à la

tonte des abords.

Les lagunes s’intègrent parfaitement dans le paysage car son aspect extérieur

est semblable à celui d’une mare. Le lagunage est beaucoup utilisé lorsque le

réseau de collecte est unitaire car il supporte très bien les variations de charges

organiques arrivantes.

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Les stations à boues activées sont les systèmes les plus répandus pour

l’épuration des eaux usées. Cette filière est très connue et est très performante

sur tous les types de pollution (que ce soit matières organiques ou nutriments).

Mais ces stations ont un coût d’exploitation et d’investissement très élevé.

Certain traitement nécessite l’apport de réactif (pour le phosphore par exemple)

et la consommation en électricité est très élevée du fait d’une aération quasi

permanente dans le bassin d’aération.

De plus, la station doit être suivie par un personnel ayant suivi une formation

adéquate car certains réglages, comme les débits ou les temps d’aération,

peuvent être compliqués. Ce type de traitement produit de grand volume de

boues qu’il faut évacuer chaque année.

Les disques biologiques ont globalement des capacités d’épuration des

matières organiques acceptables mais faibles pour les nutriments (phosphore et

azote). Comme les disques sont couverts, ils ont une bonne adaptation aux

climats froids.

Le coût d’exploitation est plus faible que les boues activées car la

consommation énergétique est modérée et la gestion des boues est également

moins compliquée car les boues sont bien épaissies dans le décanteur.

Mais cette méthode demande aussi un personnel d’exploitation qualifié et il

y a peu de référence en France dans la gamme des petites stations de traitement

des eaux usées. C’est en effet une méthode très peu utilisée en milieu rural.

Les filtres plantés de roseaux ont de très bonne capacité d’épuration pour

les matières organiques et ainsi un impact très faible sur le milieu récepteur.

C’est une méthode fiable qui a un coût d’exploitation très réduit du fait que

l’entretien consiste à couper les roseaux annuellement et à évacuer tous les dix

ans des boues déshydratées (assimilables à un compost). De plus, certains

systèmes fonctionnent sans électricité et, lorsque l’électrique est indispensable,

les consommations sont très faibles.

Cette méthode s’intègre parfaitement dans le paysage car il est comparable à

des zones humides.

La méthode des filtres plantés de roseaux a ses limites. En effet, elle est

inadaptée pour les grandes collectivités car elle demande une grande emprise

aux sols et elle a un faible abattement du phosphore.

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Les lits bactériens ont des niveaux d’épuration loin d’être parfaits,

l’abattement de l’azote et du phosphore est en effet limité. Son entretien est

cependant simple mais régulier (débouchage des trous du sprinkler). Les

consommations énergétiques sont modérées et les boues sont bien épaissies dans

le décanteur.

Le tableau suivant récapitule et compare les principales caractéristiques

des méthodes de traitement des eaux usées décrites précédemment :

Tableau 6 : Comparaison des différents types d’épuration des eaux usées

Procédés Le

lagunage

Les boues

activées

Les disques

biologiques

Les filtres

plantés de

roseaux

Les lits

bactériens

Performance

DBO5 et DCO + ++ + ++ -

Performance

NGL et Pt

Nitrification + ++ + ++ +

Dénitrification - ++ - + -

Abattement du

phosphore - ++ - - -

Fiabilité,

rusticité ++ - - ++ -

Coût de

réalisation

(2010)

300 €/EH 450 €/EH 380 €/EH 400 €/EH 400 €/EH

Coût

d'exploitation

(2010)

8 €/EH 20 €/EH 17 €/EH 10 €/EH 18 €/EH

Facilité

d'exploitation ++ -- - ++ +

Gestion des

boues - -- - + -

Intégration,

esthétique ++ -- -- ++ --

Superficie

globale 15 m2/EH 1,5 m2/EH 1,5 m2/EH 4 m2/EH 1,5 m2/EH

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++ : Solution très avantageuse pour le critère considéré.

+ : solution avantageuse pour le critère considéré.

- : solution défavorable pour le critère considéré.

-- : solution très défavorable pour le critère considéré

Mais il est plus judicieux de prendre en compte les caractéristiques

importantes pour la commune de Bagneaux qui nous le rappelons sont :

- Avoir un coût d’entretien faible.

- Avoir un système de traitement et une exploitation simple.

- Une bonne intégration dans le paysage.

- Un prix d’investissement raisonnable pour la commune.

- Un impact sur le milieu récepteur le plus faible possible.

Nous pouvons donc attribuer, par exemple, une note sur vingt pour chaque

méthode de traitement en attribuant :

- 5 points pour le coût d’entretien car ce coût est entièrement pris en charge

par la commune.

- 5 points pour le système de traitement et la facilité d’exploitation car la

station de traitement sera entretenue par un personnel non qualifié.

- 5 points pour les capacités épuratoires car la station doit avoir un impact

le plus faible possible sur le milieu récepteur.

- 3 points pour le prix de construction car même si il est élevé, des

redevances peuvent être versées à la commune.

- Et enfin 2 points pour l’intégration dans le paysage car même si il est

important, il n’est pas nécessaire au bon fonctionnement de la station.

Ainsi, le tableau suivant nous montre les comparaisons de chaque

méthode de traitement décrite précédemment en prenant en compte les

caractéristiques importantes pour une commune rurale. Une note finale est

ainsi attribuée à chaque méthode.

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Le lagunage Les boues activées Les disques

biologiques

Les filtres plantés

de roseaux Les lits bactériens

Note coût

d'entretien (sur

5) 5

Peu de

consommation

d'électricité. 1

Forte

consommation

d'électricité et

de réactif

3

Consommation

d'électricité

moyenne mais

pas de réactif

5 Peu de

consommation

d'électricité 3

Consommation

d'électricité

moyenne mais

pas de réactif

Note système de

traitement et

facilité

d'exploitation

(sur 5)

4

Curage des

boues tous les 5

ans et tonte des

abords

1

Besoin de

personnels

qualifiés et

difficulté de

calcul de débit

3

Besoin de

personnels

qualifiés mais

pas de calcul

de débit

5

Curage des

boues tous les

10 ans et

coupe annuelle

des roseaux

3

Besoins de

personnels

qualifiés mais

pas de calcul de

débit

Note coût de

construction

(sur 3) 2

Faible coût

mais coût

d'achat des

terrains élevés

1

Coût de

construction

élevé mais

faible espace

nécessaire

2

Coût de

construction

modéré et

faible espace

nécessaire

2

Coût de

construction

modéré et un

espace

nécessaire un

peu plus

important

2

Coût de

construction

modéré et

faible espace

nécessaire

Note capacité

épuratoire (sur

5) 1

Développement

d’algue verte et

performance

limitée

5

Très efficace

sur tous les

types de

pollution

urbaine

2 Capacités

d’épuration

modérées. 4

Très efficace,

sauf pour la

pollution

phosphorée

2 Capacités

d’épuration

modérées

Note intégration

dans le paysage

(sur 2) 2

Comparable à

une mare 0

Fabriqué en

béton 0

Fabriqué en

béton 2

Comparable à

une zone

humide 0

Fabriqué en

béton

Note finale

(sur 20) 14 8 10 18 10

Tableau 7 : Comparaison des différentes méthodes d’épuration et attribution d’une note à chaque type

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2.5- Choix de la méthode retenue

Afin d’aider les collectivités dans leur choix pour le traitement des eaux

usées de leur commune, l’agence de l’eau a mis à disposition ce graphique :

Figure 22 : Graphique des domaines conseillés et possibles pour le traitement des eaux usées.

Source : Agence de l’eau Seine-Normandie

La future station de traitement des eaux usées aura une capacité maximum

de 170 EH. La méthode conseillée par l’agence de l’eau est le filtre planté de

roseaux. Les méthodes par lagunage naturel, lit bactérien et disques biologiques

sont des méthodes possibles mais la méthode par boues activées est exclue.

En effet, les stations par boues activées sont trop chers en exploitation et

aussi trop complexes pour les petites collectivités. De plus, la station par boues

activées ne s’intègre pas du tout au paysage.

Les méthodes par lit bactérien et par disques biologiques sont également à

exclure pour la commune de Bagneaux car si le coût d’exploitation est plus faible

que les boues activées, elles sont encore trop élevées pour la commune. De plus,

ces méthodes ne s’intègrent également pas au paysage.

Les méthodes par lagunage et par filtres plantés de roseaux sont les méthodes

qui conviendraient à la commune de Bagneaux. En effet, l’exploitation de ces 2

méthodes est simple et a un faible coût. De plus, ces deux méthodes s’intègrent

parfaitement dans le paysage.

Le lagunage à l’avantage du prix de réalisation mais le filtre planté de

roseaux à l’avantage d’une plus faible emprise au sol (qui, de ce fait, diminue le

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coût de réalisation si la commune doit acquérir un nouveau terrain) et d’une

gestion des boues plus simple.

De plus, les filtres plantés de roseaux ont un impact plus faible sur le milieu

récepteur que le lagunage. En effet, le filtre planté de roseaux a de meilleures

performances que la lagune. De plus, en été, le lagunage rejette de l’eau qui va

être chauffée du fait que l’eau reste longtemps stagnante dans les lagunes et au

soleil et il y a également des développements d’algues vertes. L’eau chaude et

les algues vertes ont un fort impact sur le milieu aquatique car elles diminuent le

taux d’oxygène et fait augmenter le risque d’eutrophisation.

La méthode retenue pour la commune de Bagneaux est donc le filtre planté

de roseaux. Non seulement car c’est la méthode conseillée par l’agence de l’eau

pour les petites stations de traitement des eaux usées, mais également car c’est

une méthode simple, efficace, économique, durable, sobre en énergie et bien

intégrée dans le paysage.

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Partie III : La conception de la station de traitement

des eaux usées

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1 – Réalisation d’une station à filtre planté de roseaux

1.1- Fonctionnement d’une station à filtre planté de roseaux

La station à filtre planté de roseaux doit contenir les éléments suivants et

dans cet ordre :

- Le dégrillage

- Le relevage de tête et le système de distribution primaire

- Le filtre primaire

- Le second relevage et le système de distribution secondaire

- Le filtre secondaire

- Les mesures en sortie

Des autres éléments sont également indispensables tels qu’une armoire

électrique, un local technique et des abords. Des fossés de dissipation peuvent

également être présents en toute fin des processus d’épuration.

a- Le dégrillage

La fonction du dégrillage est de retenir les déchets les plus grossiers (comme

par exemple : les lingettes, les serpillières etc…). Il y a deux types majeurs de

dégrillages : le dégrillage fin et le dégrillage grossier.

Le dégrillage fin (qui a un entrefer

d’environ 10 mm) offre l’avantage d’un

compost plus « propre » au curage du filtre et

d’une protection des pompes de relevage mais

à l’inconvénient de la quantité de refus. Le

dégrillage grossier (qui a un entrefer

d’environ 40 mm) réduit cette quantité mais

au prix d’un risque accru de blocage des

pompes et de quelques dépôts indésirables sur

les filtres. Le dégrillage fin est en général

privilégié afin de ne pas abimer les pompes. Figure 23 : Exemple de dégrillage

manuel Source : www.alistep.com

http://www.alistep.com/

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Pour les petites collectivités, le dégrillage est souvent manuel. L’ouvrier

débarrasse une à deux fois par semaine avec un râteau une simple grille inclinée.

Les refus sont ensuite égouttés, déposés dans une poubelle et envoyés aux

ordures ménagères. La photo ci-dessus nous montre un exemple de dégrillage

manuel.

b- Le relevage de tête et le système de distribution primaire

La fonction du relevage de tête est de stocker les eaux brutes et de les envoyer

à la surface du filtre. En effet, les eaux brutes doivent être forcées dans les

canalisations de distribution et assez puissantes pour les amener jusqu’aux

extrémités du filtre.

Le relevage des eaux brutes peut être assuré de deux manières : par gravité

ou par pompage. L’alimentation gravitaire est réalisée par un dispositif

mécanique de type chasse, auget basculant, siphon auto-amorçant…

L’alimentation par pompage des filtres du premier étage est assurée par deux

pompes suivies d’un jeu de trois vannes à actionner tous les trois jours, lors du

basculement du service d’un filtre à l’autre.

La permutation d’un filtre à son voisin en fin de service est manuelle sur les

petites stations (l’ouvrier ferme une vanne et en ouvre une autre). Prenons

l’exemple d’une configuration en trois filtres, nous pouvons décrire la séquence

des opérations dans le cas d’un filtre alimenté par un poste de relevage à deux

pompes fonctionnant en alternance. Un regard à vanne comprenant une vanne

par filtre est situé après le poste de refoulement.

Figure 24 : Schéma de principe de la distribution primaire

Période 1 : filtre 1 en service, 3 jours

Pompe 1 ou 2 en service, vanne 1 ouverte, filtre 1 alimenté.

Les 2 autres vannes sont fermées.

A la fin de la période, l’ouvrier ouvre la vanne 2 et ferme la vanne 1.



Pompe 1

Pompe 2

Poste à 2 pompes Regard à vannes

1

2

3

Filtre 1

Période 1

Filtre 2

Période 2

Filtre 3

Période 3

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On a donc un cycle de neuf jours : trois jours d’alimentation et six jours de repos.

c- Le filtre primaire

Le filtre primaire est toujours à écoulement vertical, en effet, les autres types

de filtre alimentés en eaux brutes se bouchent presque immédiatement. Le filtre

primaire est le cœur vivant de la station, de fait, il est plus étendu que le filtre

secondaire, plus efficace (l’abattement de la pollution carbonée se produit

principalement sur le premier étage) et plus tolérant aux à-coups polluants.

Un filtre primaire est constitué de trois couches successives de granulat sur

une hauteur totale de 80 cm environ. La composition des granulats est la

suivante, da haut en bas :

- 30 cm de matériaux filtrants – gravier 2/8.

- 20 cm de matériaux de transition – gravier 5/10.

- 30 cm de matériaux drainants – galets 20/60.

Les roseaux (Phragmites australis), plantés sur le filtre, remplissent

plusieurs fonctions :

- Favorisent le développement des bactéries en dégageant de l’oxygène.

- Diminuent le risque de colmatage.

- Protègent le filtre du soleil, des rayons U.V et de l’assèchement.

- Améliorent l’esthétique des filtres et confinent les odeurs.

Le filtre est alimenté en surface et parcouru de haut en bas. L’épuration y est

assurée par deux processus principaux : le dépôt des matières en suspension à la

surface du filtre et la minéralisation du dépôt pendant les périodes de repos. Ainsi

que la dégradation biologique des matières dissoutes par la biomasse bactérienne

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aérobie fixée sur le granulat et les rhizomes du massif filtrant, qui sont non

saturés et donc bien oxygénés.

Figure 25 : Schéma de principe d’un filtre planté à écoulement vertical Source : www.hqe.guidenr.fr

Les filtres ont pour objectif majeur de dégrader la fraction carbonée avec

également un début de nitrification.

d- Le second relevage et le système de distribution secondaire.

La fonction du second relevage est de stocker les eaux traitées du premier

étage et de les envoyer à la surface du filtre secondaire. Le relevage des eaux

traitées peut également être assuré de deux manières : par gravité ou par

pompage.

Dans le cas où le second étage est constitué de deux filtres alimentés par un

poste de relevage à deux pompes, le fonctionnement est le même que le relevage

de tête. La seule différence est qu’il y a seulement deux vannes dans le regard à

vanne au lieu de trois. Un filtre doit être alimenté pendant trois jours et ensuite

avoir une période de repos de trois jours également.


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e- Le filtre secondaire

Le filtre primaire est toujours de type vertical (l’eau circule dans le filtre de

haut en bas). Ensuite, les eaux en sortie peuvent être envoyées sur un filtre

secondaire à écoulement vertical, à granulométrie plus fine, ou à écoulement

horizontal (l’eau circule dans le filtre horizontalement).

Le filtre secondaire vertical donne des résultats excellents sur la pollution

carbonée et l’azote ammoniacal, moins bon sur l’azote global et le phosphore.

Le filtre secondaire horizontal à des performances un peu meilleures sur l’azote

et le phosphore mais au prix d’une difficulté accrue en exploitation.

Figure 26 : Schéma de principe d’un filtre planté à écoulement horizontal Source : www.hqe.guidenr.fr

En France, le second étage est majoritairement vertical tandis que le second

étage est majoritairement horizontal ailleurs dans le monde. Dans le cas de la

commune de Bagneaux, il est préférable d’avoir un second étage vertical du fait

d’une meilleure facilité d’exploitation.

Les capacités épuratoires de l’azote et du phosphore sont meilleures sur les

filtres horizontaux. Ainsi, un filtre horizontal est préférable pour limiter les

impacts sur les milieux récepteurs.

Cependant, le second étage vertical est retenu pour avoir une meilleure

facilité d’exploitation. Un fossé de dissipation sera réalisé afin de limiter les

impacts sur le milieu récepteur.

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f- Les mesures en sortie.

L’article 14 de l’arrêté de 2007, relatif aux stations supérieur à 20 EH et

inférieur à 2000 EH, dit que :

Les stations d’épuration relevant du présent article doivent être

équipées d’un dispositif de mesure de débit et aménagées de

façon à permettre le prélèvement d’échantillons représentatifs

des effluents en sortie.

La mesure du débit est donc

obligatoire et est réalisée par un

canal Venturi placé en sortie du

second étage et aussi près que

possible de la surface du sol et à

ciel ouvert. Le point de

prélèvement est placé dans un

compartiment en amont du canal.

g- Le fossé de dissipation.

Le fossé de dissipation est une zone humide artificielle interposée entre la

sortie de la station et le rejet dans

le milieu récepteur. Le fossé de

dissipation a de multiples

objectifs tels que le complément

du traitement, l’amélioration de

l’oxygénation, exporter une

partie du rejet par infiltration et

évaporation et favoriser

l’installation d’une faune et

d’une flore diversifiées.

La réduction des débits

rejetés au milieu récepteur contribue à améliorer la qualité du milieu récepteur,

surtout en étiage car même si l’eau est traitée, elle est toujours plus polluée que

celle du milieu récepteur.

Figure 27 : Exemple de canal Venturi Source : www.sate.epuration.fr

Figure 28 : Exemple de fossé de dissipation Source : www.jean-voisin.fr

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h- Le local technique et les abords.

Le local technique permet à l’armoire électrique d’être mieux protégée des

intempéries et du vandalisme. Les agents d’entretien peuvent également s’y

abriter, se laver les mains et ranger un minimum de matériel.

La station doit avoir des accès convenables pour être accessible par des

engins de travaux publics. Elle doit également être raccordée au réseau public

d’eau potable pour permettre le nettoyage des ouvrages, l’arrosage des

plantations et pour le confort des agents d’entretien. Enfin, l’arrêté de 2007

impose de clôturer les stations d’épuration pour y interdire l’accès à toute

personne non autorisée.

1.2- Lieu de construction

Avant de choisir le meilleur site, il faut d’abord déterminer la superficie

qu’aura la future station car c’est un élément déterminant au choix du site. Un

filtre planté à deux étages prend 2 m²/EH de surface utile et 4 à 6 m²/EH de

surface totale. Soit, pour une station de 170 EH, 340 m² de surface utile et 680 à

1020 m² de surface totale.

Il n’y a pas de site parfais pour installer une station d’épuration. Plusieurs

paramètres sont à prendre en compte tels que :

- L’ensoleillement, car les filtres à roseaux doivent être exposés au

maximum au soleil.

- Le voisinage, car la station d’épuration doit être éloignée des quartiers

d’habitation présents et futurs.

- Le milieu récepteur, qui doit être le plus proche possible de la station.

- Le prix foncier, qui doit être faible pour les petites communes.

- La zone inondable, car la station doit être si possible hors zone inondable.

- L’accessibilité. Si possible, la station doit être à proximité d’une route ou

d’un chemin.

- Et la topographie, car l’eau doit s’écouler par gravité jusqu’à la station.

Ainsi, plusieurs scénarios sont possibles pour l’implantation de la future

station. Nous pouvons retenir 3 sites qui pourraient convenir à la station,

représentés sur la carte ci-dessous :

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Figure 29 : Emplacement possible de la future station de traitement des eaux usées Source de la carte : Géoportail

Le site 1 est en permanence exposé au soleil, la rivière

La Vanne y est très proche, il y a une route à proximité,

le terrain appartient déjà en partie à la commune et il

permettrait à l’eau de s’écouler par gravité jusqu’à la

station.

Mais le site est proche des habitations et est situé en

zone inondable, dans le lit moyen de la rivière La Vanne.

Le site 2 est en permanence exposé au soleil, la rivière

La Vanne y est assez proche, un chemin est à proximité,

il est éloigné des habitations et il permettrait à l’eau de

s’écouler par gravité jusqu’à la station.

Mais le site est situé sur un terrain qui n’appartient

pas à la commune et est situé en zone inondable, dans le

lit majeur de la rivière.

Le site 3 est en permanence exposé au soleil, une

route est à proximité, la rivière La Vanne y est proche, il

est éloigné des habitations et est hors zone inondable.

Mais le site est présent sur un terrain qui n’appartient

pas à la commune et il ne permettrait pas à l’eau de

s’écouler par gravité jusqu’à la station.

1

2 3

Site 1

Site 2

Site 3

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Le site 1 n’est pas le meilleur choix du fait qu’il soit situé à proximité des

habitations et du fait qu’il soit dans le lit moyen de la rivière. Le site 3 n’est pas

mieux approprié car il faudrait construire des postes de relevage pour acheminer

l’eau jusqu’à la station et couterait trop cher à la commune.

Le site 2 est le site le mieux approprié à la commune. En effet, même si il est

situé en zone inondable, il est dans le lit majeur de la rivière qui est une zone

d’expansion de crue rare à exceptionnelle et donc très rarement submergé. De

plus, de nombreuses stations sont situées en zone inondable. Les ouvrages

sensibles (comme le local technique et les équipements électriques) doivent être

situés au-dessus du niveau des plus hautes eaux connues.

La station à filtre planté de roseaux peut également être construite sur

remblais pour être au-dessus des plus hautes eaux connues et ainsi éviter

d’endommager les ouvrages et de répandre des polluants.

Il n’y a pas de valeurs des plus hautes eaux connues sur la commune. Mais

la station de mesure des débits et des hauteurs d’eau située à Pont-sur-Vanne, à

15 km en aval de Bagneaux, a mesurée une hauteur maximum de 76 cm alors

que la valeur moyenne habituelle est de 25 cm. Ce qui fait une différence de 51

cm par rapport à la hauteur moyenne.

Ainsi, surélever le local technique de 50 cm suffira amplement à protéger les

appareils électriques. Les filtres plantés peuvent également être surélevés de 50

cm, mais cela demanderait un coût supplémentaire.

Le site 2 est situé, dans le P.L.U de Bagneaux, dans une zone N (Naturelle).

Le P.LU dit que :

La zone N correspond aux espaces qu’il convient de conserver

soit comme espace boisé, en raison de la qualité du boisement,

soit en raison de la qualité des sites et des paysages, et

notamment de la présence de la plaine alluviale de le Vanne,

laquelle présente en outre un caractère inondable. Les

équipements collectifs y sont cependant autorisés.

De plus, le P.L.U stipule que « Sont admises les occupations et utilisations

du sol telle que les constructions, ouvrages et installations nécessaires aux

équipements collectifs d’infrastructures et de superstructure (station

d’épuration, de pompage, transformateurs électriques, cimetières, terrains de

sport de plein air, etc.), à condition qu’ils s’implantent à proximité des zones

agglomérées, sauf impossibilité technique ou contre-indication en terme de

nuisances ou réglementaires.

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Ainsi, le P.L.U autorise la construction de la station d’épuration dans cette

zone. En effet, la station n’est pas à proximité des zones agglomérées et il en est

ainsi pour éviter les nuisances comme par exemple les nuisances olfactives.

1.3- Plan de la future station

Les figures suivantes présentent le plan masse ainsi que le synoptique de la

station de traitement des eaux usées, des plans de plus grande taille sont présents

en annexe :

Figure 30 : Plan masse de la station de traitement des eaux usées

1- Arrivée des eaux usées

2- Regard

3- Dégrilleur manuel

4- Poste de relevage n°1 ; 2 pompes

5- Regard à 3 vannes

6- Étape 1 : 3*68m² soit 204 m²

Filtre à percolation verticale

80 cm de couche filtrante

7- Système d’alimentation avec plaque de dissipation de flux

8- Poste de relevage n°2 ; 2 pompes

9- Regard à 2 vannes

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10- Étage 2 : 2*68m² soit 136 m²

Filtre à percolation verticale

80 cm de couche filtrante

11- Système d’alimentation

12- Canal Venturi avec débitmètre

13- Fossé de dissipation

14- Clôture

15- Sortie des eaux traitées

16- Local technique de 10 m²

Le local technique est surélevé de 50 cm, mais il n’est pas capital de surélever

les filtres. En effet, l’arrêté de 2007 autorise plusieurs dysfonctionnements par

an de la station d’épuration et la station est située sur une zone de crue rare à

exceptionnelle. De plus, les impacts environnementaux seraient minimes du fait

que les eaux brutes se perdraient dans le débit de crue, et la rivière, polluée à une

toute autre échelle par les érosions en amont, ne verrait pas la différence.

Figure 31 : Synoptique de la station à filtre plantée de roseaux

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1.4- Entretiens

Il y a trois catégories d’entretien, les entretiens courants (qui sont à réaliser

une à deux fois par semaine ou plusieurs fois par an), le faucardage (à réaliser

une fois par an) et le curage des boues (à réaliser tous les dix à vingt ans).

Dans les entretiens courants, on retrouve les manœuvres des vannes et les

contrôles des pompes à réaliser deux fois par semaine, le nettoyage du dégrilleur,

l’inspection générale des filtres et le contrôle des mauvaises herbes à effectuer

une fois par semaine.

L’herbe doit être tondue sur les abords de la station avec des outils de

jardinage environ six fois par an. Il faut également inspecter et nettoyer les

réseaux de distribution sur les filtres des premiers et seconds étages ainsi que

nettoyer les regards de collecte deux fois par ans.

Le faucardage, c’est-à-dire la coupe annuelle et l’enlèvement des tiges des

roseaux sur les filtres verticaux, ne change pas les performances épuratoires mais

doit être néanmoins pratiqué. En effet, le faucardage est réalisé pour éviter

d’encombrer le dessus du filtre avec des tiges et des feuilles qui réduiraient le

volume disponible pour les boues et donc le laps de temps entre deux curages.

Les boues du premier étage vertical doivent être

évacuées tous les dix à vingt ans. Leur siccité varie entre

vingt à trente pour cent, c’est-à-dire du même ordre de

grandeur que les équipements sophistiqués des grosses

stations. Les boues extraites sont majoritairement destinées

à l’épandage agricole.

En effet, les boues de filtres plantés se prêtent bien à

l’épandage agricole, notamment en raison des siccités

élevées qui rendent leur manipulation facilitée et la

réduction des volumes transportés. Les milieux aquatiques

y gagnent doublement du fait de la réduction d’engrais

chimiques.

Figure 32 : Boues extraite d’un filtre planté de roseaux

Source : www.sint.fr

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1.5- Les impacts de la station d’épuration

a- Impacts sur le paysage

Dans un premier temps, nous devons noter que la station consommera des

espaces agricoles. En effet la station (qui présente une surface de 1 272 m² soit

7,5 m² par EH) sera construite sur zone d’agriculture raisonnée. La surface de la

station est plus importante que celle prévue initialement du fait de la réalisation

du fossé de dissipation qui consomme beaucoup d’espace.

L’impact sur le paysage est minime du fait qu’une station à filtre plantée de

roseaux est comparable à une zone humide et qu’il y a très peu d’ouvrage en

béton sur la station.

b- Impacts sur le milieu récepteur

Pour déterminer les impacts sur le milieu récepteur, il faut dans un premier

temps calculer le rapport de dilution. Ce rapport de dilution se définit en

comparant le débit d’étiage de référence de la rivière (Qréf. Rivière),

généralement le QMNA, et le débit moyen de temps sec du rejet de la station.

Rapport de dilution = Qréf. Rivière / Qréf.rejet

Le QMNA de la rivière est de 3,6 m3/s, soit 12 960 m3/h. La station, d’une

capacité de 170 EH, peut rejeter au maximum en fonctionnement normale 25,5

m3/j, soit 1,1 m3/h.

Rapport de dilution = 12 960 / 1,1

Rapport de dilution = 11 781

Le rapport de dilution est donc très favorable, les impacts sur le milieu

récepteur seront donc extrêmement faibles. L’autoépuration suffira à éliminer

les pollutions restantes apportées par les rejets de la station.

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1.6- Acteurs intervenants sur la réalisation de la station de traitement des eaux usées

On retrouve de nombreux acteurs dans la réalisation d’une station

d’épuration, notamment :

- Le maître d’ouvrage, qui est l’initiateur et le propriétaire du projet. Au

niveau de la commune de Bagneaux, le maître d’ouvrage est le Maire et

le conseil municipal.

- Le maître d’œuvre, qui conçoit le projet selon les directives du maître

d’ouvrage.

- Le constructeur, qui réalise sur la base des plans et spécifications du

maître d’œuvre.

- L’agence de l’eau Seine-Normandie, qui apporte une aide technique et

financière aux personnes publiques et privées qui réalisent des opérations

de lutte contre la pollution.

- Le conseil général, qui apporte également une aide financière aux

collectivités.

- Le préfet et la police de l’eau, qui sont chargé de la gestion de qualité des

eaux superficielles.

- Et le Satese (Service d’assistance technique et d’étude aux stations

d’épuration), qui conseille gratuitement les collectivités dans la mise en

place des stations d’épuration.

Un résumé des acteurs et de leurs rôles dans la conception des stations de

traitement des eaux usées, est présenté dans la figure ci-dessous :

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Figure 33 : Résumé des acteurs intervenant dans la réalisation d’une station d’épuration. Source : MISE de La Lorraine

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2 – Étude financière

2.1- Coût approximatif du projet

Le coût de réalisation comprend le coût de la station, les frais financiers

(intérêts des emprunts), fonciers (l’achat des terrains), d’études et de maîtrise

d’œuvre.

D’après l’ouvrage Le filtre planté de roseaux d’André PAULUS, une station

à filtre plantée de roseaux coûte entre 300 et 500 €/EH. Or, pour les petites

stations d’épuration, le ratio €/EH est beaucoup plus élevé.

En effet, il existe des prix fixes, indépendants de la taille de la station. Par

exemple, la préparation du chantier, le portail d’entrée et le chemin d’accès, le

local technique et les appareils de mesure et de prélèvement coûteront moins

chers s’ils sont répartis sur 2 000 EH que sur 100 EH.

Selon l’entreprise Jean-Voisin, une station à filtre plantée de roseaux de 150

EH coûte environ 130 000 €, soit 867 €/EH. Donc, la station d’épuration de

Bagneaux, d’une capacité de 170 Eh couterait environ 170 * 867 = 143 390 €.

2.2- Subventions envisageables

Des subventions sont accordées par l’agence de l’eau Seine-Normandie et

également par le conseil général de l’Yonne. L’agence de l’eau subventionne 40

% et avance 20 % du prix pour la création d’ouvrage collectif de traitement. Le

conseil général apporte une aide financière, mais le taux de la subvention est

différent dans chaque département et n’est pas fixe dans le temps.

Dans l’étude du zonage d’assainissement réalisé en 2013, le conseil de

l’Yonne prévoyait de subventionner 5 % du projet d’assainissement de la

commune. Mais ce taux a peut-être été modifié à ce jour.

Le tableau suivant présente le coût total de la station, ainsi que les

subventions et/ou avances que l’Agence de l’eau et le Conseil général peuvent

attribuer :

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Montant

approximatif de la

station (€)

Subvention de

l'Agence de l'eau

(€)

Avance de

l'Agence de l'eau

(€)

Subvention du

Conseil général

(€)

Coût restant à prendre

en charge par la

commune (€)

% 100 40 20 5 35

€ 143 390 57 356 28 678 7170 50 186

Tableau 8 : Coût de la station et subventions envisageable

2.3- Coût approximatif de l’entretien

Le coût de l’entretien d’une station à filtre plantée de roseaux englobe

beaucoup de chose : la main d’œuvre d’exploitation courante, le remplacement

des pièces d’usure et des équipements électromécaniques (tous les dix ans

environ pour les pompe, les vannes, les dégrilleurs …), le faucardage annuel des

roseaux, le curage des boues et le nettoyage des espaces libres etc…

Le tableau suivant nous montre les différents coûts d’exploitation

approximatifs d’une station à filtre plantée de roseaux :

Prix (€/EH/an) Prix (en € pour 170

EH et par an)

Visites, entretien courant 2 340

Entretien général 0,5 85

Petites réparations, pièces

d'usure 0,5 85

Remplacements,

renouvellements 2 340

Consommation énergétique 1 170

Faucardage 3 510

Curage des boues 1 170

Total 10 1700

Tableau 9 : Coût approximatif de l’entretien de la station

L’exploitation de la station, étant très simple, peut être réalisée en régie

directe. En effet, les tâches d’exploitation sont à la portée d’ouvriers

communaux. Mais il faut prévoir une formation du personnel et des manuels

d’exploitation aussi claires que possible.

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2.4- Les impacts sur la facture d’eau

La réalisation de la station à filtre plantée provoquera un coût

supplémentaire du m3 d’eau. En effet, les habitations raccordées au réseau

d’assainissement collectif devront payer une redevance assainissement pour

prendre en charge le coût d’entretien du réseau d’assainissement et de la

station à filtre plantée de roseaux.

Selon l’étude de zonage d’assainissement de la commune, la redevance

d’assainissement serait de 3,92 €/m3. Soit pour une consommation de 97

m3/an (la consommation moyenne sur la commune de Bagneaux), 380 €/an.

Mais nous pouvons également estimer le prix que demande uniquement

l’entretien de la station d’épuration. L’estimation de ce prix est présentée

dans le tableau ci-dessous :

Prix de l'entretien de la station (€/an) 1 700

Nombre d'habitation raccordé 64

Consommation moyenne par habitation (m3/an) 97

Consommation moyenne de l'ensemble des

habitations raccordées (m3/an) 6208

Prix de l'entretien de la station par m3 d'eau

consommé (€) 0,274

Prix de l'entretien de la station par habitation

(€/an) 27

Tableau 10 : Estimation du prix de l'entretien de la station par m3 d'eau consommé

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Conclusion

Ce projet présenté ici a permis de présenter les solutions possibles pour le

traitement des eaux usées de la commune de Bagneaux et a aboutis sur le fait

que la station à filtre plantée de roseaux est le meilleur moyen de traitement des

eaux usées pour la commune et pour la protection des milieux aquatiques.

En effet, malgré les contraintes du site, comme le risque d’inondation, les

filtres plantés de roseaux permettront de gérer les eaux de la commune tout en

ayant un coût d’entretien et un impact sur le milieu aquatique très faible.

De plus, la station d’épuration, étant dimensionnée pour le développement

futur de la population du bourg, ne sera pas un frein au développement local et

économique futur de la commune.

Bien sûr, il appartiendra aux élus de la commune de Bagneaux de choisir la

méthode des filtres plantés de roseaux avec deux étages verticaux en série suivit

d’un fossé de dissipation pour le traitement des eaux usées ou de choisir une

autre méthode possible pour le traitement de leurs eaux usées.

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Bibliographie

Ouvrages imprimés :

PAULUS, André. Le filtre planté de roseaux : Le versant vert de l’épuration des

eaux usées. Barcelone : Just-Colour, 2011. 235 pages. Rouergue.

COSTE, Christian, LOUDET Maurice. L'assainissement en milieu urbain ou

rural : Tome 2, l'épuration et les traitements. Paris : Éditions du Moniteur, 1987.

271 pages.

Direction de l’eau. Évaluation des impacts des stations d’épuration et de leur

réseau de collecte : Eléments techniques. Lyon, Certu, 2003. 130 pages.

GRAINDORGE, Joël. La loi sur l’eau et les milieux aquatiques décryptée.

Voiron : territorial éditions, 2007. 118 pages.

Ouvrages électroniques :

SATESE, agence régional pour l’environnement Provences Alpes Côte d’azur.

Guide technique pour la réalisation de station d’épuration par filtres plantés de

roseaux. Imprimerie Brémond, 2006. [17/04/2015]. http://www.arpe-

paca.org/environnement/la-realisation-de-stations-d-epuration-par-filtres-

plantes-de-roseaux_i1060.html.

BOUTIN Catherine. Les zones de rejets végétalisées : Éléments pour une

meilleure conception. ONEMA, 2013. [25/04/2015]. http://epnac.irstea.fr/wp-

content/uploads/2015/03/Synthese_ZRV-diffuse.pdf.

Sites web consultés :

Agence de l’Eau Seine-Normandie [06/03/2015]. www.eau-seine-normandie.fr.

Évaluation des Procédés Nouveaux d’Assainissement des petites et moyennes

Collectivités [09/03/2015]. http://epnac.irstea.fr/.

Entreprise Jean-Voisin [09/03/2015]. http://www.jean-voisin.fr/.

Legifrance [07/04/2015]. http://www.legifrance.gouv.fr/

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GUIDEnR HQE [24/03/2015]. http://www.hqe.guidenr.fr/

Entreprise Alistep [22/03/2015]. http://www.alistep.com/

Société aquitaine de traitement des eaux [15/02/2015]. http://www.sate-

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Index des sigles

A.A.P.P.M.A : Association Agrée de Pêche et de Protection du Milieu

Aquatique

D.B.O5 : Demande Biologique en Oxygène à cinq jours

D.C.O : Demande Chimique en Oxygène

EH : Équivalent-Habitant

FeCl3 : Chlorure Ferrique

I.B.D : Indice Biologique Diatomées

I.B.G.N : Indice Biologique Global Normalisé

I.N.S.E.E : Institut National de la Statistique et des Études Économiques

I.P.R : Indice Poisson Rivière

L.E.M.A : Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques

M.A : Matière Azotée

M.A.P : Matière Phosphorée

M.E.S : Matières En Suspension

M.O.O.X : Matière Organique Oxydable

M.S : Matières Sèches

N.G.L : Azote global

N.K.T : Azote Kjeldahl

N.O3- : Nitrate

P.LU : Plan Local d’Urbanisme

P.L.U.i : Plan Local d’Urbanisme intercommunal

P.O.S : Plan d’Occupation des Sols

Pt : Phosphore totale

Q.M.N.A : Débit mensuel Minimal de chaque Année civile

S.a.t.e.s.e : Service d’assistance technique à l’exploitation des stations

d’épuration

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S.C.O.T : Schéma de Cohérence Territoriale

S.I.A.I.V.V : Syndicat Intercommunal d’Assainissement et d’Irrigation de

la Vallée de la Vanne et de ses affluents

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Annexes

Annexe 1 : Liste des figures

Annexe 2 : Liste des tableaux

Annexe 3 : Glossaire

Annexe 4 : Plan masse de la station à filtre plantée de roseaux

Annexe 5 : Synoptique de la station à filtre plantée de roseaux

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Liste des figures

Figure 1 : Localisation de la commune de Bagneaux……………………...….6

Figure 2 : Communauté de Commune de la Vanne et du Pays d’Othe………..7

Figure 3 : Évolution de la population de Bagneaux et estimations…………....8

Figure 4 : Zonage du PLU de Bagneaux au niveau du bourg……………….10

Figure 5 : Périmètre de protection rapprochée sur la commune de

Bagneaux……………………………………………………………………..12

Figure 6 : Zonage d’assainissement collectif……………………………...…13

Figure 7 : Données météorologiques sur la commune de

Bagneaux……………………………………………………………..…...….15

Figure 8 : Plan des zones inondables de la Vanne…………………………...16

Figure 9 : Altitude sur la commune de Bagneaux…………………………....17

Figure 10 : Type de paysage sur le bourg de Bagneaux…………………..….18

Figure 11 : Moyenne des débits mensuels de la Vanne……………………...19

Figure 12 : Principe de fonctionnement d’une station à lagunage…………..24

Figure 13 : Exemple de lagunage naturel………………………………..…..24

Figure 14 : Principe de fonctionnement d’une station par boue activée…….25

Figure 15 : Exemple de station par boue activée………………………..……25

Figure 16 : Principe de fonctionnement d’une station à disque biologique…26

Figure 17 : Exemple de station à disque biologique……………………...…..26

Figure 18 : Principe de fonctionnement d’une station à filtre plantée de

roseaux…………………………………………………………..……………27

Figure 19 : Exemple de filtre planté de roseaux……………………………...27

Figure 20 : Principe de fonctionnement d’une station à lit bactérien………..28

Figure 21 : Exemple de station à lit bactérie………………………………....28

Figure 22 : Graphique des domaines conseillés et possibles pour le

traitement des eaux usées…………………………..………………...………38

Figure 23 : Exemple de dégrillage manuel……………………………...….41

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Figure 24 : Schéma de principe de la distribution primaire………………….42

Figure 25 : Schéma de principe d’un filtre planté à écoulement vertical…....44

Figure 26 : Schéma de principe d’un filtre planté à écoulement horizontal…45

Figure 27 : Exemple de Canal Venturi……………………………………….46

Figure 28 : Exemple de fossé de dissipation………………………………….46

Figure 29 : Emplacement possible de la future station de traitement des eaux

usées…………………………………………………………………………..48

Figure 30 : Plan masse de la station de traitement des eaux usées…………..50

Figure 31 : Synoptique de la station à filtre plantée de roseaux…………..….51

Figure 32 : Boues extraites d’un filtre planté de roseaux…………………..52

Figure 33 : Résumé des acteurs intervenant dans la réalisation d’une station

d’épuration……………………………………………………………………55

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Liste des tableaux

Tableau 1 : Types de logement à Bagneaux ...................................................... 9

Tableau 2 : Paramètres chimiques et biologiques de La Vanne .................... 20

Tableau 3 : Estimation de la population du bourg en 2065 ........................... 30

Tableau 4 : Caractéristiques de l'eau à traiter par la future station .............. 31

Tableau 5 : Annexe 1 de l'Arrêté du 22 juin 2007 .......................................... 32

Tableau 6 : Comparaison des différents types d’épuration des eaux usées ... 35

Tableau 7 : Comparaison des différentes méthodes d’épuration et attribution

d’une note à chaque type ................................................................................. 37

Tableau 8 : Coût de la station et subventions envisageable ........................... 57

Tableau 9 : Coût approximatif de l’entretien de la station ............................. 57

Tableau 10 : Estimation du prix de l'entretien de la station par m3 d'eau

consommé ......................................................................................................... 58

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Glossaire

Aérobie : se dit d’un organisme qui utilise pour son métabolisme l’oxygène

dissous dans l’eau ou dans l’air.

Agriculture raisonnée : L’agriculture raisonnée est un système de production

agricole dont l’objectif premier est d’optimiser le résultat économique en

maitrisant les quantités d’intrants, et notamment les substances chimiques

utilisées dans le but de limiter leur impact sur l’environnement.

Autoépuration : Désigne l'ensemble des processus biologiques, chimiques et

physiques permettant à un sol ou à un écosystème aquatique équilibré de

transformer ou d'éliminer les substances qui lui sont apportées, de manière

définitive ou temporaire.

Azote global (NGL) : NKT + nitrite + nitrate

Azote total Kjeldahl (NKT) : Azote organique + ammonium

Biomasse : la matière vivante présente sous différentes formes dans un milieu

donné.

Boues activées : procédé intensif de traitement des eaux usées basé sur la

digestion des polluants par des bactéries libres conditionnées sons forme de

« boues » et « activées » par aération et stimulation artificielle.

Chimiotrophes : Un organisme chimiotrophe produit des molécules organiques

par oxydation de substances minérales par voie de chimiosynthèse.

Curage : opération consistant à enlever les boues d’un filtre planté.

DBO5 : quantité d’oxygène nécessaire aux micro-organismes aérobies pour

oxyder en cinq jours les matières organiques dissoutes ou en suspension dans

l’eau, exprimée en mg d’oxygène/l.

DCO : quantité d’oxygène consommée par les processus d’oxydation non

biologique pendant un laps de temps déterminé, exprimée en mg d’oxygène/l.

Dénitrification : transformation microbienne du nitrate en azote gazeux.

E.H : unité de mesure de charge polluante correspondant à la pollution des eaux

d’égout générée par un habitant moyen dans des conditions moyennes de climat

et d’alimentation.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Biologique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sol_(p%C3%A9dologie)

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cosyst%C3%A8me

http://www.aquaportail.com/definition-2764-molecule.html

http://www.aquaportail.com/definition-1764-oxydation.html

http://www.aquaportail.com/definition-1809-chimiosynthese.html

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Eutrophisation : fertilisation importante d’une eau, généralement sous l’effet

d’apports importants en éléments nutritifs, azote et phosphore ; elle provoque

une prolifération végétale qui déséquilibre le milieu.

Faucardage : coupe de la végétation aquatique.

I.N.S.E.E : Organisme public français chargé de relever les prospectives en

matière de démographie et d’économie.

M.E.S : matières non dissoutes contenues dans une eau. Les M.E.S des eaux de

surface réduisent la luminosité, donc la photosynthèse, donc la productivité du

milieu par manque d’oxygène.

Nitrification : Processus d’oxydation, grâce à des bactéries, de l’azote

organique en nitrites, puis en nitrates.

Onema : Organisme public chargé au niveau national de la gestion de qualité

des eaux superficielles.

Pt : orthophosphates + phosphore organique

QMNA : Le QMNA est le plus petit débit attendu statistiquement dans un cours

d’eau, en moyenne mensuelle, avec une fréquence donnée, indiquée par le

chiffre qui suit l’expression QMNA.

Régime hydrologique : résume l'ensemble des caractéristiques hydrologiques

et des modes de variation d’une rivière. Il se définit par les variations moyennes

des débits d’une rivière en fonction du temps.

Rendement épuratoire : rapport pollution en sortie de station / pollution en

entrée de station.

Réseau séparatif : réseau d’assainissement caractérisé par une séparation des

eaux usées et des eaux pluviales.

Satese : organisme rattaché généralement au conseil général et assurant une

mission de conseil aux petites collectivités.

Siccité : teneur en matières sèches d’une boue d’épuration.

Zone sensible : les zones sensibles à l’eutrophisation sont des secteurs

géographiques caractérisés par une tendance des milieux aquatiques à

l’eutrophisation.

Fossé de dissipation : ouvrage de traitement complémentaire ou de finition

intercalé entre le traitement proprement dit et le point de rejet au milieu récepteur

en vue de « dissiper » ou « naturaliser » les eaux traitées.

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Plan masse de la station à filtre plantée de roseaux

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Synoptique de la station à filtre plantée de roseaux

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Table des matières

Avertissement .................................................................................................... 1

Remerciements .................................................................................................. 2

Sommaire ........................................................................................................... 3

Introduction ....................................................................................................... 4

Partie I : État initial du terrain d’étude .......................................................... 5

1 – Présentation de la commune de Bagneaux. ............................................... 6

1.1- Zone géographique et administrative. .............................................. 6

1.2- Population, logements et activités économiques. ............................. 8

1.3- Les documents d’urbanisme. ............................................................. 9

2- La gestion de l’eau au sein de la commune. .............................................. 11

2.1- Eaux potables. ................................................................................... 11

2.2- Eaux usées. ........................................................................................ 12

2.3- Eaux pluviales. .................................................................................. 13

2.4- Gestion et entretien de la rivière La Vanne. .................................. 14

3- Les contraintes du site. ............................................................................... 15

3.1- Climat. ............................................................................................... 15

3.2- Risques d’inondation et topographie de la commune. .................. 16

3.3- L’occupation de l’espace. ................................................................. 17

3.4- Qualité du milieu aquatique récepteur : La Vanne. ...................... 19

Partie II : Le traitement des eaux usées pour la commune de Bagneaux .. 21

1– Études des méthodes de traitement des eaux usées. ................................ 22

1.1- Le traitement des eaux usées ........................................................... 22

a- Les prétraitements et traitements primaires ................................. 22

b- Les traitements secondaires ............................................................. 23

c- Les traitements tertiaires ................................................................. 23

d- Les traitements des boues ................................................................ 23

1.2- Le lagunage ....................................................................................... 24

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1.3- Les boues activées ............................................................................. 25

1.4- Les disques biologiques .................................................................... 26

1.5- Les filtres plantés de roseaux .......................................................... 27

1.6- Les lits bactériens ............................................................................. 28

2 – Choix de la méthode retenue pour la commune de Bagneaux .............. 29

2.1- Capacité de la future station de traitement des eaux usées .......... 29

2.2- Type d’effluent à traiter ................................................................... 30

2.3- Capacité d’épuration à obtenir avant le rejet dans le milieu

naturel………………………………………………….…………………..31

2.4- Comparaison des différentes méthodes .......................................... 32

2.5- Choix de la méthode retenue ........................................................... 38

Partie III : La conception de la station de traitement des eaux usées ........ 40

1 – Réalisation d’une station à filtre planté de roseaux ............................... 41

1.1- Fonctionnement d’une station à filtre planté de roseaux ............. 41

a- Le dégrillage ...................................................................................... 41

b- Le relevage de tête et le système de distribution primaire ............ 42

c- Le filtre primaire .............................................................................. 43

d- Le second relevage et le système de distribution secondaire. ....... 44

e- Le filtre secondaire ........................................................................... 45

f- Les mesures en sortie. ....................................................................... 46

g- Le fossé de dissipation. ..................................................................... 46

h- Le local technique et les abords. ...................................................... 47

1.2- Lieu de construction ......................................................................... 47

1.3- Plan de la future station ................................................................... 50

1.4- Entretiens .......................................................................................... 52

1.5- Les impacts de la station d’épuration ............................................. 53

a- Impacts sur le paysage ..................................................................... 53

b- Impacts sur le milieu récepteur ....................................................... 53

1.6- Acteurs intervenants sur la réalisation de la station de traitement

des eaux usées ............................................................................................... 54

2 – Étude financière .................................................................................... 56

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GAE3 – 2014 – 2015


2.1- Coût approximatif du projet ........................................................... 56

2.2- Subventions envisageables ............................................................... 56

2.3- Coût approximatif de l’entretien .................................................... 57

2.4- Les impacts sur la facture d’eau ..................................................... 58

Conclusion ........................................................................................................ 59

Bibliographie ................................................................................................... 60

Index des sigles ................................................................................................ 62

Annexes ............................................................................................................ 64

Liste des figures ........................................................................................... 65

Liste des tableaux......................................................................................... 67

Glossaire ....................................................................................................... 68

Plan masse de la station à filtre plantée de roseaux ................................. 70

Synoptique de la station à filtre plantée de roseaux ................................. 71

Table des matières ........................................................................................... 72

35 allée Ferdinand de Lesseps CHEVALIER Gary

GAE3 - 2014

Conception d’une station de

traitement des eaux usées dans une

commune rurale

Analyse, choix et réalisation de la méthode

la plus appropriée à la commune et aux

milieux aquatiques

Résumé : Gérer les eaux usées et protéger les milieux aquatiques, tels sont les objectifs des stations de

traitement des eaux usées. Or, ces objectifs sont difficiles à atteindre pour les petites communes qui

sont pénalisées par le coût et la complexité technique des méthodes d’épuration.

Telle est le cas de la commune de Bagneaux, petite commune de 230 habitants située dans le

département de l’Yonne, où le conseil municipale souhaite installer l’assainissement collectif au sein

de la commune. De ce fait, elle a fait appel en 2013 à un bureau d’étude afin de réaliser l’étude de

zonage d’assainissement qui est la première phase dans la réalisation d’une station de traitement des

eaux usées. Mais à ce jour, aucun travaux n’a encore était engagés.

Ce projet expose dans un premier temps l’état initial du terrain d’étude qui passe par la

présentation de la commune de Bagneaux, de la gestion de l’eau au sein de la commune et des

contraintes du site pour la réalisation d’une station d’épuration. Ensuite, ce projet présente différentes

méthodes de traitement des eaux usées pour ensuite définir qu’elle est la méthode la plus appropriée à

la commune et aux milieux aquatiques. Pour finir, ce projet expose en détail la réalisation de la station

de traitement des eaux usées qui, nous verrons, sera une station à filtre plantée de roseaux qui offre une

solution simple, efficace, économique, durable, sobre en énergie et bien intégrée dans la paysage pour

la commune et pour les milieux aquatiques.

Mots clés : Station de traitement des eaux usées ; Commune rurale ; Milieux aquatiques ; Gestion des

eaux ; Impacts environnementaux.

Bagneaux, Yonne, Bourgogne, 89

conception d’une station de traitement des eaux...

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