Traitement des eaux usées : Comment transformer l'eau sale en ressource ?

Pourquoi ne pas transformer le problème en solution ? 

Chaque année, la population croissante de la Terre a besoin de plus d'eau tout en produisant davantage d'eaux usées. L'un des principaux défis de ce siècle sera d'approvisionner durablement les populations en eau propre pour la consommation, l'industrie et l'agriculture. Une partie de la solution consiste à considérer les eaux usées comme une ressource plutôt que comme un problème de rejet. Avec la bonne technologie, elles peuvent devenir une alternative précieuse et durable aux eaux souterraines et de surface. Elles peuvent également produire de l'énergie et servir d'engrais. Ce qu'il faut, ce sont des pompes fiables et efficaces.

Les eaux usées peuvent fournir plus que de l'eau

Les eaux usées peuvent constituer une alternative à l'extraction des eaux souterraines ou de surface. Elles sont disponibles partout où les gens vivent. Le recyclage des eaux usées consomme relativement peu d'énergie. L'International Water Association estime que le traitement des eaux usées pour obtenir une qualité d'eau potable coûte entre 0,45 et 0,75 dollar US par mètre cube. À titre de comparaison, le prix du dessalement de l'eau de mer pour les grands systèmes se situe entre 0,50 et 1,80 dollar US par mètre cube, en fonction des coûts énergétiques et de l'emplacement. 

Les eaux usées sont bien plus qu'une simple source d'eau utilisable. On peut par exemple en tirer du phosphore, qui est une matière de base essentielle pour la production d'engrais. Selon les prévisions, les ressources en phosphore minéral devraient se raréfier, voire s'épuiser, dans les 50 à 100 prochaines années. On estime que 22 % de la demande mondiale en phosphore pourrait être couverte par le recyclage des eaux usées domestiques. Pour que le phosphore soit utilisé, il n'est même pas nécessaire de l'isoler de l'eau, car les champs et les espaces verts peuvent être directement irrigués par les eaux usées traitées.

L'énergie peut également être tirée des eaux usées. La digestion aérobie des boues dans les stations d'épuration des eaux usées génère par exemple du biogaz, qui contient généralement plus de 60 % de méthane. Celui-ci est ensuite utilisé pour produire de l'électricité et de la chaleur dans les centrales de production combinée de chaleur et d'électricité. L'énergie stockée dans les eaux usées sous forme chimique est clairement dépassée par l'énergie sous forme thermique. Celle-ci peut être récupérée grâce à des technologies éprouvées et respectueuses de l'environnement, telles que les échangeurs de chaleur ou les pompes à chaleur, afin d'être utilisée pour le chauffage urbain, les serres agricoles et le séchage des boues d'épuration.

Dans les régions sèches, les eaux usées recyclées peuvent constituer une alternative importante à l'extraction des eaux souterraines ou de surface. Elles peuvent empêcher l'assèchement des aquifères et contribuer à la diversification de l'approvisionnement en eau. Toutefois, elles ne doivent jamais être utilisées comme unique mesure de lutte contre la sécheresse. 

Les mesures clés doivent toujours être axées sur l'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'eau et la limitation de la consommation d'eau. Les fournisseurs et les municipalités doivent en outre être conscients du fait que le recyclage de l'eau peut affecter l'écosystème et le cycle de l'eau à sa manière, et en tenir compte dans leur planification. Si les eaux usées sont utilisées pour l'irrigation, par exemple, au lieu d'être rejetées dans les rivières et les lacs, le niveau d'eau de ces derniers peut baisser. 

Une eau adaptée à chaque usage : l'eau adéquate pour chaque application

Le recyclage des eaux usées n'est pas une nouvelle technologie. Ce qui est nouveau, c'est la manière dont elle est utilisée : Plutôt que de fournir uniquement de l'eau de qualité potable, les fournisseurs proposent désormais différents types d'eau à divers degrés de propreté. Les consommateurs peuvent choisir le type d'eau qui convient le mieux à leur application. C'est ce que l'on appelle le principe d'adéquation à l'usage. L'eau utilisée pour la lutte contre les incendies ou pour l'irrigation d'un terrain de golf, par exemple, n'a pas besoin d'être de qualité potable. Les eaux usées traitées sont plus rentables et plus durables, et leurs propriétés les rendent souvent particulièrement adaptées à des usages spécifiques. Par exemple, les eaux pluviales collectées dans les collecteurs d'eaux pluviales et traitées sont idéales pour les travaux de nettoyage, les stations de lavage et les applications industrielles, car elles sont pauvres en calcaire et en nutriments. En revanche, les eaux usées domestiques sont riches en phosphates et en nitrates, ce qui en fait un bon choix pour l'irrigation et la fertilisation des plantes. 

Les processus de traitement des eaux usées avant leur réutilisation ne diffèrent guère de ceux des stations d'épuration municipales ou des systèmes de traitement de l'eau potable. L'eau passe par quatre étapes de traitement consécutives. En fonction de son degré de propreté, elle peut être utilisée à différentes fins. Les premières étapes sont le traitement mécanique et le traitement biologique. L'eau qui a subi les deux premières étapes peut être utilisée pour l'irrigation de parcs, par exemple. La troisième étape de traitement peut être un traitement chimique, un filtrage ou un traitement biologique supplémentaire. Après ces étapes, l'eau peut être utilisée pour les chasses d'eau, les applications industrielles ou l'irrigation de plantes comestibles. L'eau qui a passé une quatrième étape, telle que l'osmose inverse, l'ultrafiltration ou le filtrage au charbon actif, peut être utilisée directement comme eau potable ou pour remplir des lacs artificiels ou des aquifères utilisés pour l'approvisionnement en eau potable. La désinfection au chlore ou aux rayons UV est nécessaire avant l'utilisation de l'eau, quelle que soit l'application.

Des solutions en pratique : Vendée en France

Le projet unique en Europe du département de la Vendée, dans l'ouest de la France, sur la côte atlantique, montre à quoi ressemble le recyclage des eaux usées dans la pratique. KSB participe à ce projet qui sera achevé en 2024. Environ 90 % de l'eau potable du département est fournie par 14 réservoirs d'une capacité de stockage de 56 millions de m³ d'eau. Par conséquent, l'approvisionnement en eau dépend fortement des précipitations. Pendant les mois d'été secs, il manque jusqu'à 8 millions de m³ d'eau potable dans le département. C'est pourquoi Vendée Eau, le fournisseur public d'eau, a lancé le projet Jourdain, un programme de récupération des eaux usées. 

Une partie des eaux sortant de la station d'épuration des Sables-d'Olonne sera traitée par ultrafiltration, osmose inverse et rayonnement UV afin d'être réutilisée. L'eau ainsi récupérée sera ensuite acheminée par une canalisation de 27 km jusqu'au barrage du Jaunay, où elle sera déversée dans une zone de végétation. C'est là qu'elle se mélangera à l'eau de la rivière et se déversera dans le lac artificiel du Jaunay. C'est dans ce lac que la station d'eau potable du Jaunay puise son eau. La station d'épuration assurera l'approvisionnement en eau potable de 150 000 personnes pendant l'été. KSB a fourni des pompes Amarex pour l'extraction des eaux usées ainsi que des pompes Etanorm et Multitec pour l'alimentation en eau des étages d'ultrafiltration et d'osmose inverse ou pour le lavage à contre-courant. L'une des raisons pour lesquelles les produits KSB ont été choisis est leur résistance à la corrosion, car la proximité de l'océan entraîne une forte teneur en chlorure dans l'eau. C'est un défi que le projet a dû relever.