Les alternatives à l'assainissement gravitaire

Habitation dans un site vallonné, en plaine, dans un hameau reculé, dans une zone marécageuse où la nappe phréatique est proche de la surface, ou encore en contrebas d'un réseau gravitaire... Les situations sont nombreuses où la mise en place d’un réseau d’assainissement gravitaire s’avère difficile. Et pour cause, si l’assainissement gravitaire reste le standard universel, cette formule qui - bien entendu - doit être choisie en priorité, exige de la pente, et sa mise en œuvre peut devenir coûteuse, lorsque la topographie du terrain impose de longs détours ou lorsque le sol est rocheux, nécessitant l'utilisation d'explosifs pour ouvrir des tranchées.

Dès lors, que deviennent les eaux domestiques de ces habitations ? Selon une enquête

Selon une étude de l'IFEN, publiée en 2008, en France, 5 % de la population, dont une grande partie habite dans de telles configurations topographiques, rejette tout simplement ses eaux usées directement dans la nature sans le moindre traitement. Fatalité ? Bien sûr que non... Obstacle financier ? Pas davantage. Le constat est d’autant plus désolant qu'il existe des solutions techniques alternatives au réseau gravitaire qui répondent très bien aux particularités de ces différentes configurations de terrain. Ces solutions, qui ont fait leurs preuves, sont de surcroît économiques. C’est le cas notamment, dans le cadre d’un projet d’assainissement collectif, des réseaux ramifiés sous pression (RRSP) ou encore des réseaux d’assainissement sous vide.

Assainissement sous vide

Système de collecte des effluents par dépression, l’assainissement sous vide est, dans son principe, ancien, puisqu’il est utilisé en France depuis la fin du XIXᵉ siècle. Les eaux usées sont rejetées gravitairement dans les regards de transfert via des boîtes de branchements. Ces regards sont raccordés par l'intermédiaire d’une vanne de transfert sur un réseau de collecte en dépression. « Dans la centrale de vide, deux pompes à vide minimum créent et maintiennent le vide », précise Frédéric Pronier, technico-commercial chez SOC, l'un des principaux groupes sur le marché français des systèmes sous vide. La centrale doit être située dans une zone relativement basse avec un dénivelé ne dépassant pas quelques mètres. En effet, le trajet des conduites doit…

Avoir une configuration très spécifique en dents de scie. Une pente minimale de 0,2 % est nécessaire en direction de la station, ainsi qu'une rampe égale à 1,5 fois le diamètre de la conduite tous les 50 mètres. Ainsi, les réseaux sous vide doivent être réalisés avec grand soin. Les canalisations en PVC ou en PEHD sont souples et de faible diamètre. Certaines, comme Lucoflex à joint AS d’Alphacan ou Raufull de Rehau, ont été spécialement conçues pour ce type d'applications. Ainsi, premier avantage par rapport au gravitaire, le système sous vide suit plus facilement la topographie du terrain, avec des tranchées de profondeur limitée. « Dans notre système Vacuvide®, souligne Frédéric Pronier, les canalisations ont un diamètre allant de 90 à 250 mm. Les coûts d’investissement sont ainsi diminués, l'environnement protégé, les durées de chantiers plus courtes ».

Les coûts d’exploitation sont également réduits. « La centralisation de l'installation dans la centrale de vide permet d’optimiser les coûts de pompage. De plus, les coûts énergétiques peuvent être maîtrisés, le système comprenant un seul point d’alimentation électrique. Enfin, il n’y a pas besoin d'opération de nettoyage, la vitesse de transport des eaux usées de 3 à 5 m/s assurant l'autocurage des canalisations ».

Que dire des risques de fuites ? « Notre système renseigne en permanence sur son étanchéité. Il n'y a donc pas de risque de pollution des nappes, zones de captage d’eau potable, des cours d'eau par exfiltration. L'absence d’infiltration permet un dimensionnement au plus juste de la station d'épuration ».

À l’heure, il existe 90 sites en France où l’assainissement réseaux sous vide a été mis en place. Ainsi, la ville de Challans, en Vendée, vient d’opter dernièrement pour le système Vacuvide® pour une partie de son agglomération. Le centre d’étude nucléaire à Marcoule près d’Orange a également choisi cette alternative au gravitaire, de même que le centre d’étude militaire du Bouchet à Vert-le-Petit (Essonne).

UFT France propose de son côté le système de collecte Roevac® conforme à la norme EN 1091, composé d’un regard de collecte avec vanne d’interface, d’un réseau sous vide pour le transport des eaux usées et d’une station de vide pour le transfert des eaux usées vers un point central. « La norme européenne exige que les vannes d’interface aient une longévité permettant de faire face à 300 000 cycles, ce qui correspond à environ 5 ans d’utilisation. Les deux types de vannes Roevac permettent respectivement de totaliser 1 000 000 et 2 000 000 de cycles, souligne Jean-Philippe Martz, gérant d’UFT France. Tous les 5 ans, un simple changement préventif de membrane sera alors recommandé. » Le principe de fonctionnement est simple : les eaux usées sont amenées gravitairement jusqu’au regard de collecte. Lorsque la cuve tampon est pleine, le contrôleur pneumatique actionne l’ouverture de la vanne de transfert pour un temps donné. Les eaux usées sont alors aspirées par le réseau principal sous vide jusqu’à la cuve de vide. Il n’y a pas d’autre apport d’énergie à prévoir à chaque branchement, même en cas de télésurveillance. Le contrôleur ajuste automatiquement le ratio air/liquide à la force du vide. À noter, le système Roevac fournit également des systèmes Indoor et des installations de traitement des effluents spécifiques comme les hôpitaux. L’eau usée radioactive, par exemple, provenant des départements nucléaire-médical des hôpitaux. Certaines législations exigent la décontamination de ces eaux avant leur rejet vers le réseau d’assainissement municipal. La combinaison d’une installation de décontamination avec une installation sanitaire sous vide (toilettes et autres équipements sous vide) réduit la quantité d’eau souillée. Ainsi, la taille globale du système sera réduite au minimum.

Barriquand construit également depuis 1975 des réseaux d’assainissement sous vide. Avec plus de 170 km de canalisations posées et 3 000 valves installées, il est, avec son système Vacuflow®, l’un des leaders de ce métier en France.

Le marché tend à se développer, mais il reste encore confidentiel.

Réseaux ramifiés sous pression

Comme les réseaux sous vide, les réseaux ramifiés sous pression (RRSP ou Low Pressure System), inventés en 1969 par des ingénieurs américains de General Electric, représentent une alternative au réseau gravitaire pour la prise en charge des eaux usées en provenance aussi bien de quelques habitations que de plusieurs milliers de logements. Les RRSP permettent en particulier de maîtriser les débits transportés et les vitesses d’écoulement des effluents. Cette condition, nécessaire à la qualité d’un réseau d’assainissement, est impossible à obtenir avec les liaisons gravitaires traditionnelles. En effet, le procédé gravitaire présente l’inconvénient d’un profil en dents de scie, où alternent les tronçons de collecte par liaisons gravitaires et les liaisons de transfert avec postes de relevage.

Selon le principe de l’assainissement par RRSP, chaque habitation dispose de sa propre station de relevage, équipée d’une pompe centrifuge à roue dilacératrice qui réduit les éléments solides en particules et envoie les eaux chargées à des pressions pouvant dépasser 5,6 bar dans une canalisation ramifiée de faible diamètre (de 40 à 100 mm), puis vers un collecteur principal. Le traitement des eaux est ensuite assuré par la station d’épuration. Aussi, les pompes dilacératrices sont les éléments clés des réseaux sous pression.

Pionnier de cette technique, ITT France a équipé son premier réseau ramifié sous pression au début des années 80, à Clairmarais, près de Saint-Omer, et compte à ce jour quelque 150 réalisations grâce aux efforts menés auprès des prescripteurs de manière à développer une technique restée, malgré tout, assez marginale dans l’Hexagone. « Si la méthode de dimensionnement de ce type de réseau n’est pas complexe, elle nécessite cependant une analyse rigoureuse, explique Alain Derville, directeur technique chez ITT France. Notre approche consiste donc à offrir à nos clients une solution globale alliant l’assistance engineering au dimensionnement du système, la fourniture “clé en main” des équipements de pompage (groupes électropompes Grinder et postes d’injection COMPIT), des équipements électriques et, si nécessaire, de télésurveillance ainsi que diverses formules de prestations quant à l’entretien préventif de ces équipements. »

Nécessitant autant de pompes que de ramifications, la fiabilité du procédé est démontrée. « À chaque source d’effluents, les pompes Salmson (mini SDL ou SDLi)

sont installées dans un poste de relevage en polyéthylène (ECO SIR SDLi) qui répond aux exigences de la norme européenne EN 12050-1-2 », rapporte Noé Le Guerrannic, chef de marché cycle de l'eau chez Salmson (Chatou), autre groupe efficient sur le marché des RRSP. « Chaque station est équipée d'une pompe avec pied d’assise, d’un clapet anti-retour et d’une vanne d’isolement et d’un coffret de commande relié à une sonde piézométrique IPAE ». Quant à la consommation énergétique du système, en dépit du nombre de pompes utilisées, « le coût d’exploitation est réduit avec une consommation annuelle d’énergie de l’ordre de 4 à 5 € pour un foyer standard », souligne Noé Le Guerrannic. « À titre d’exemple, la consommation électrique d’une pompe dilacératrice 1,5 kW mono pour une habitation de 3 personnes est de 27 heures par an, soit une consommation de 41 kW ».

Outre ces avantages, les RSSP offrent de nombreux atouts par rapport à leurs homologues fonctionnant sous vide. Utilisant des canalisations semi-rigides d’un diamètre plus faible, les RSSP acceptent des dénivellations plus fortes. Les RSSP, hautement résistants aux effluents, sont particulièrement sûrs, l’étanchéité du réseau garantissant l'absence de rejet dans le milieu naturel. Enfin, il s'agit d’une solution “souple”, les RSSP pouvant facilement évoluer en fonction des besoins du fait qu’ils fonctionnent sous pression.

Reste qu’en France, les réseaux sous pression demeurent une solution peu utilisée, car « rarement proposés par les bureaux d’études qui ne connaissent pas ou très peu ce procédé, de même que les services techniques des collectivités. Pour ces raisons, nous avons développé un programme de formations sur les RRSP, “Les matinales”, spécialement adapté à ce public », précise Noé Le Guerrannic. C’est d’autant plus dommage que rien n'empêche de combiner cette technique à l’assainissement gravitaire pour un résultat optimal. Le marché est néanmoins en essor, car il bénéficie du nouveau cadre législatif sur l'eau (LEMA 2006), imposant aux collectivités locales de mettre en place des solutions d’assainissement (collectif ou individuel) pour tous.

« Pour chaque mission, nous intervenons auprès des mairies mais aussi auprès des particuliers », déclare Yannick Huchet, maître d’œuvre au sein du bureau d'études Dekra Conseil HSE, particulièrement novateur en matière d’assainissement. « Le RRSP est une alternative intéressante lorsque l’assainissement gravitaire n'offre pas de solution satisfaisante. Nous l'avons installé dernièrement sur la commune de Moléans en Eure-et-Loir, village à l'habitat dispersé sur un terrain comportant beaucoup de changements de pentes, avec à proximité une rivière. Sa configuration topographique s’y prêtait très bien ».

Selon ABS France, c’est la problématique des pré-traitements plus ou moins performants effectués dans les stations d’épuration (STEP) qui freine leur développement dans notre pays. Si les dégrillages des STEP ne sont pas adaptés, certains déchets solides peuvent en effet passer les prétraitements et se retrouver en petits morceaux dans les bassins et donc au final dans les boues. En cas d'épandage, les morceaux de plastiques et autres particules non facilement biodégradables rendent alors le procédé difficile à utiliser.

Pour ABS, la situation est très différente dans les pays nordiques où les RSSP sont plus utilisés qu’en France. Non seulement parce que leur géographie de l’habitat s'y prête (habitations dispersées), mais surtout, selon ABS, parce que leurs STEP sont équipées de prétraitements bien plus sophistiqués que ceux des STEP françaises. Aussi ABS a développé un réel savoir-faire dans la fourniture d’équipements pour RRSP grâce aux marchés des pays nordiques. ABS propose en particulier le système Synconta®. Il s’agit d’un poste de relevage avec une cuve en PEHD (totalement imputrescible et facile à nettoyer) pouvant être équipé de pompes dilacératrices Piranha®. Le système d’accouplement est non immergé et donc visitable.

ABS propose également des contrôleurs de pompes conçus spécialement pour une utili-

sation dans les stations de pompage des eaux usées municipales pressurisées. Ces contrôleurs permettent d’empêcher les pompes de démarrer si la pression dans le réseau de refoulement est trop forte, ce qui permet des économies d’énergie et une plus longue durée de vie des pompes.

Hydro One, filiale d’Hydro Group, représente la société E/One fondée par les six ingénieurs de General Electric qui ont inventé en 1969 le RSP (ou L.P.S., Low Pressure System en anglais), aujourd’hui leader mondial de ce type de technologie avec plus de quarante années d’expérience et plus d'un million d'unités installées. Hydro-One propose une solution spécifique pour raccorder toute habitation ne pouvant être par le réseau gravitaire classique à la station d’épuration ou au poste de relevage principal.

Car le réseau ramifié sous pression nécessite d’avoir une pompe adaptée à ses particularités, c’est-à-dire pour des pressions très variables en fonction du nombre de pompes en service dans le réseau, tout en assurant un débit stable. Cette particularité est résolue par Hydro-One en mettant en œuvre une pompe volumétrique au lieu des pompes centrifuges communément proposées. En effet, en plus de proposer des pressions bien supérieures, la pompe E/One permet de garder une constance dans la relation débit-pression. Qu’une seule pompe ou que toutes les pompes soient en fonctionnement, la station de relevage effectuera son travail sans usure prématurée et sans détérioration.

L’Hydro Box ou l'Hydro Cuve, les stations de relevage « haute pression » d’Hydro One, permettent de recevoir toutes les eaux domestiques, d’en broyer tous les solides présents et de propulser le tout dans des canalisations de faibles diamètres. Il suffit de les raccorder aux canalisations de l’habitation et du réseau ramifié ainsi qu’à mettre sous tension. Ce sont les seules opérations à réaliser pour installer cette station de relevage au sein même du réseau ramifié sous pression. Pas de réglage de poires de niveau à effectuer, pas de maintenance particulière à réaliser, ni pour le particulier, ni pour la municipalité.