Mieux gérer les eaux pluviales urbaines

En milieu urbain, les eaux pluviales posent un double problème. Un problème quantitatif lié aux volumes d'eaux pluviales à évacuer lors d’épisodes pluvieux importants. Ce phénomène, aggravé par la progression constante des surfaces imperméabilisées, peut être source d'inondations et de dégâts parfois très importants. Sur une agglomération comme le Grand Lyon, le volume total d’eau à évacuer lors d'un épisode pluvieux important issu d'une surface totale imperméabilisée estimée à 28 000 hectares peut atteindre de 10 à 12 millions de mètres cube, ce qui correspond au débit moyen du Rhône sur une journée…

Le second problème, d’ordre qualitatif, est lié aux pollutions véhiculées par les eaux pluviales en temps de pluie. Les eaux pluviales ont longtemps été considérées comme propres. Il est aujourd’hui admis que ces eaux se chargent de nombreux polluants : particules, hydrocarbures, métaux lourds, etc. et qu’elles constituent un facteur important de dégradation des milieux aquatiques. On estime que le volume de matières

En suspension contenu dans les eaux de ruissellement rejetées au milieu naturel par un orage violent est 100 fois plus important que celui contenu dans les eaux usées générées par la même agglomération sur une journée ; le volume des métaux lourds serait 25 fois plus important et la masse d’azote et de phosphore charriée par les pluviales 10 fois plus important.

La maîtrise des eaux pluviales constitue donc un enjeu majeur pour les communes qui ont d’ailleurs hérité de cette compétence en application de l'article L.2224-10 du code général des collectivités territoriales (ex-article 35 de la loi sur l'eau). Après enquête publique, celles-ci doivent délimiter les zones pour lesquelles l'imperméabilisation des sols doit être limitée, et celles pour lesquelles des installations de collecte, de stockage voire de traitement doivent être installées.

Pour gérer les eaux pluviales, de nombreux outils existent qui permettent soit de diminuer les flux, soit de retarder l’arrivée de ces flux vers les stations d’épuration pour ne pas altérer leur fonctionnement soit de recourir à des solutions alternatives permettant de jouer sur ces deux paramètres.

La solution la plus utilisée jusqu’à une époque récente a consisté à redimensionner le réseau pour lui permettre d’absorber les eaux pluviales.

Redimensionner le réseau ou passer en séparatif

Les réseaux d'assainissement ont été conçus pour recueillir les eaux usées. Pour collecter les importants volumes issus des eaux pluviales, la solution qui a été la plus fréquemment mise en œuvre ces dernières années a consisté à surdimensionner les réseaux unitaires pour leur permettre de recueillir les eaux pluviales ou à créer un réseau séparatif chargé de les collecter.

Les retours d'expérience sur le terrain ont montré que ces solutions présentaient de nombreux inconvénients. Outre le fait qu'elles entraînent des investissements élevés, elles ne sont pas toujours efficaces lorsqu’à l'occasion d’épisodes pluvieux importants, le réseau sature entraînant des rejets directs et non traités au milieu naturel. En augmentant de façon considérable les volumes à traiter, elles entraînent des dysfonctionnements au niveau de stations d’épuration qui n’ont pas toujours été conçues pour absorber de tels volumes.

Plus grave encore : de nombreuses villes se sont implantées dans les points bas, près des rivières, en bordure de lac ou près de ports. Du fait de leur fonctionnement gravitaire, les réseaux, en canalisant les eaux de toute une agglomération vers les centres traditionnels, concentrent les flux et donc les risques dans ces zones.

En surdimensionnant les réseaux ou en les prolongeant lorsque la ville s’étend, on ne fait qu’aggraver la situation.

voir ce phénomène. Du coup, c'est toute l’approche liée au « tout réseau » qui s'en est trouvée remise en cause au profit d’une palette de solutions moins lourdes, moins coûteuses et bien souvent plus efficaces. On est passé d'une logique basée sur l’évacuation au plus vite des eaux de toutes natures à une logique de régulation du transfert de l'eau vers les exutoires ou une infiltration de celle-ci dans les sols. Ces solutions ont pour effet de limiter ou de retarder le volume d’eaux pluviales arrivant à la STEP.

Limiter le volume d’eaux pluviales arrivant à la STEP

La solution la plus classique consiste à favoriser l'infiltration des eaux pluviales au plus près de l’endroit où elles sont recueillies. Les tranchées ou les puits d'infiltration assurent par exemple le transit des eaux de ruissellement vers les couches perméables du sol. Ils peuvent être équipés d'un regard de décantation pour éviter que les polluants n'atteignent la nappe phréatique. L’infiltration dans le sol se fait le plus souvent par le fond du puits ou par les côtés en perforant les parois. Ils sont le plus souvent utilisés pour évacuer les eaux de toiture.

Les tranchées drainantes fonctionnent selon un principe identique et permettent aux eaux de ruissellement issues de terrasses ou de rues piétonnes, si la couche superficielle du sol est suffisamment perméable, d'être recueillies par des tranchées drainantes. Leur mise en œuvre est simple et la solution s'intègre parfaitement aux contraintes urbaines. Là encore, les eaux collectées doivent être de bonne qualité pour ne pas risquer de polluer les nappes.

Quant aux chaussées poreuses ou aux chaussées à structure réservoir, elles permettent, dans le premier cas, à l'eau de pluie qui ruisselle de s'infiltrer au travers du revêtement poreux de la voirie et, dans le second cas, de stocker provisoirement l'eau dans le corps de la voirie avant infiltration ou drainage vers le réseau.

Autre solution, les bassins d’infiltration dans lesquels l'eau collectée par un ouvrage d’amenée séjourne avant d’être infiltrée dans le sol. Leur principal avantage est qu’ils peuvent participer à un aménagement paysager. Par contre, ils nécessitent un foncier important. « Il faut cependant analyser la capacité d'infiltration de ces eaux dans le sol, explique Jean-Yves Viau, directeur technique de Saint Dizier Environnement, s’assurer que la nappe est suffisamment profonde pour ne pas conduire à une pollution de celle-ci, et assurer une exploitation du bassin qui consistera à extraire les sédiments pollués et à les gérer. Des travaux de recherche pilotés par le LCPC de Bouguenais ont pour objectifs d'envisager un traitement et une valorisation des sédiments issus de l'assainissement pluvial urbain. »

Une autre solution consiste à retarder le volume des pluviales entrant dans la STEP pour étaler la charge à traiter.

Stocker les pluviales pour étaler la charge

Pour retarder l’arrivée du flux d’eaux pluviales vers les ouvrages d’épuration, il peut s'avérer nécessaire de les stocker temporairement. Préfaest fabrique et commercialise l’Aqua-Régul® qui permet de stocker et de réguler les eaux pluviales dans les fossés engazonnés. L’Aqua-Régul® est un « redans » amovible permettant d’augmenter les volumes de stockage suivant l’évolution des surfaces à collecter des bassins versants. L’Aqua-Régul® se dépose et repose à l'aide d'ancres de levage qui l’équipent.

Ce système de stockage et de régulation a pour principaux avantages :

• pas de coûts fonciers supplémentaires,
• une facilité d’entretien,
• respect de la sécurité routière au même titre que les têtes d’aqueducs de sécurité,
• adaptabilité aux différents types de sols et imperméabilité,
• décantation des hydrocarbures et MES (le long des fossés) et transport vers un point aval équipé d’un séparateur d’hydrocarbures.

D'autres ouvrages peuvent être réalisés tels que des bassins de stockage qui peuvent être à ciel ouvert ou encore enterrés. Les bassins de retenue en surface sont constitués d’un ouvrage d’arrivée, d’un ouvrage de stockage et d'un ouvrage d’évacuation chargé de réguler les débits sortants du bassin. Ces bassins présentent l’avantage de constituer des

Le décanteur particulaire : efficace pour éliminer les hydrocarbures comme les matières en suspension

Dans le cadre de la réhabilitation générale des lacs de Viry-Châtillon et de Grigny, la Communauté d’agglomération composée de ces deux communes (55 000 habitants) réalise actuellement des travaux de mise en valeur des lacs et, en particulier, la dépollution des eaux pluviales. Ces lacs, d’une superficie de 98 hectares, ont pour origine d’anciennes carrières de sable. Ils sont alimentés à la fois par la nappe phréatique et les eaux pluviales. Les multiples vocations de ces sites – promenade, pêche, activité nautique pour le lac de Viry et espace naturel pour le lac de Grigny – ont rendu incontournable l’amélioration de la qualité des eaux. Le projet, conduit par un comité de pilotage constitué du maître d’ouvrage et des trois organismes financeurs (AESN, région et département), a fait l’objet d’un dossier « Loi sur l’Eau » et d’une enquête publique.

En matière de dépollution, les préconisations de l’Agence de l’Eau visent les matières en suspension, les charges polluantes et les hydrocarbures avec un taux d’abattement annoncé des MES de 90 % et un abattement des hydrocarbures < 5 mg/L. Pour atteindre cet objectif de dépollution avec une charge hydraulique de 1 mètre/heure, trois décanteurs particulaires d’un débit de 30 l/s, 80 l/s et 120 l/s ont été posés. Le plus imposant, comme tous ceux fabriqués et commercialisés par la société Dune, filiale du groupe Bonna Sabla spécialisée dans le traitement des eaux, a été conçu sur mesure. D’une longueur de 14 mètres pour un diamètre de 2,50 mètres, il est divisé en trois compartiments successifs, assurant chacun une fonction différente, sachant que le principe de cet équipement repose sur une vitesse ascensionnelle très lente de l’ordre de 1 mètre/heure.

L’effluent arrive dans un premier espace, le débourbeur, puis alimente par une lame d’eau équipée d’un dégrillage toute la largeur d’une structure lamellaire spécifique qui occupe le compartiment le plus important de l’appareil. Celle-ci, en polypropylène, est inclinée à 60° afin de drainer les boues vers un silo de reprise, isolé du flux hydraulique. Dans le dernier compartiment, un système de reprise d’eau siphoné est destiné à piéger les hydrocarbures. Un obturateur automatique permet de prévenir toute pollution accidentelle.

De forme cylindrique, l’appareil est en acier revêtu. Pour faciliter son entretien (deux fois par an), le décanteur particulaire est équipé en partie supérieure de trois regards de visite permettant les accès à chaque compartiment pour un entretien régulier. Une colonne d’aspiration permet l’extraction à distance des boues stockées dans les compartiments respectifs. Une trappe spécialement aménagée permet le nettoyage sous l’ensemble lamellaire. Sanglé et réglé en usine, le décanteur particulaire est posé sur un châssis dalle afin d’assurer la planéité de l’ouvrage. Le châssis constituera le ferraillage du radier béton lors de la pose.

Ce type d’équipement ne doit pas être confondu avec les séparateurs d’hydrocarbures qui permettent exclusivement une rétention des hydrocarbures alors que le décanteur particulaire permet également une rétention des matières en suspension, qui constituent l’essentiel des polluants véhiculés par les eaux pluviales. « Aujourd’hui, explique M. Dedieu, responsable technico-commercial chez Dune, de plus en plus de maîtres d’œuvre s’intéressent à ce type d’équipements pour son efficacité, sa rapidité de mise en œuvre, sa durabilité et son côté économique ».

Ouvrages de dépollution efficaces tout en régulant les pointes de débit mais ils demandent un foncier important et sont susceptibles d’entraîner des nuisances olfactives. Les bassins enterrés présentent les mêmes avantages avec, en plus, la possibilité d’être implantés discrètement au sein même des zones urbaines. Les nuisances éventuelles, sonores ou olfactives, doivent alors être prises en compte : la chute d’eau peut être amortie par une rampe et le bassin doit être désodorisé. Ces ouvrages sont toutefois coûteux en génie civil et doivent être régulièrement entretenus. Plusieurs prestataires tels que Soletanche Bachy, Préfaest, Sogea Construction, Sade, Bonna Sabla ou encore Cimentub et Stradal fabriquent ou équipent tous types d’ouvrages hydrauliques en béton susceptibles de retenir l’eau pendant la pointe de crue pour la restituer après en contrôlant le débit.

Ces ouvrages sont le plus souvent en béton. Pour abaisser les coûts liés au génie civil et gagner en rapidité de pose, plusieurs fournisseurs de canalisations gros diamètres tels que Bonna Sabla, Stradal, Préfaest ou Tubosider proposent des systèmes de rétention constitués de canalisations enterrées en acier galvanisé équipées de régulateurs de débit dont la fonction est de maintenir le débit de sortie constant indépendamment de la quantité d’eau stockée dans le réservoir.

De la même façon, à Cholet (49), Hobas France a fourni 2 200 mètres linéaires de tubes en PRV pour constituer des ouvrages de rétention représentant un volume total de 4 868 m³ : quatre structures réservoirs disposées en série ont été implantées sous la chaussée à l’aide de différentes pièces livrées sur mesure, prêtes à être assemblées sur le chantier : deux lignes de diamètre 2 400 pour le réservoir n° 1 et cinq lignes de DN 1 600 pour les réservoirs 2, 3 et 4. Ces lignes sont reliées entre elles par des pièces monoblocs à double coude fabriquées spécialement par Hobas. Les tuyaux sont assemblés par des manchons équipés d’une bague d’étanchéité en EPDM garantissant une bonne étanchéité. La disposition du réservoir en serpentin assure une circulation dans la totalité de l’ouvrage générant ainsi un auto-nettoiement permettant d’éviter toute sédimentation. De son côté, APS France a fourni trois lignes en PRV Flowtite DN 3 000 pour stocker temporairement les eaux pluviales dans un réservoir de 800 m³ à La Garenne-Colombes (92).

Nidaplast-Honeycombs propose également des bassins utilisés sous voirie et rapides à poser. Le bassin de rétention nidaplast® EP se compose de trois couches différentes : une couche de diffusion des eaux pluviales recueillies, composée de drains routiers noyés dans un matériau drainant, une couche de stockage composée des blocs Nidaplast® EP et une couche de ventilation de l’air composée d’un matériau drainant relié par des évents à l’air libre.

Les pluies arrivent dans le bassin de stockage par un ou plusieurs tuyaux collecteurs. Pour les faibles pluies, lorsque le débit entrant est inférieur au débit de fuite limité par un ouvrage de régulation à l'aval, le réseau de drains se comporte comme un réseau de canalisations. En cas de fortes pluies, la limitation du débit à l'aval entraîne la dispersion de ces eaux pluviales dans le bassin par l'intermédiaire du réseau de drains situé sous les blocs, dans la couche de diffusion. Lors de la vidange du bassin, l'évacuation des eaux se fait, soit directement dans le sol soit par l’intermédiaire du réseau de drains, qui fonctionne alors en sens inverse. Les eaux pluviales sont alors rejetées à débit régulé dans le collecteur situé en aval du bassin.

Le D-Raintank® du Groupe Funke est conçu pour une utilisation enterrée et se constitue d'éléments en matière synthétique spéciale d'une grande capacité d’accumulation : 95 %. En comparaison, une rigole habituelle en gravier ou en cailloux atteint seulement un taux de 30 à 35 %. Les éléments s'assemblent facilement, ce qui permet l'installation de barrages de tailles différentes. L'eau de pluie accumulée est ainsi évacuée peu à peu dans le sol. La construction compacte et la disposition variable permettent également une installation dans des espaces réduits ou peu appropriés. Son faible poids et sa stabilité sont également des facteurs non négligeables.

Le système D-Raintank® nécessite de par sa grande capacité d'accumulation beaucoup moins de place que certaines autres installations.

Wavin propose de son côté Q-Bic, un module de rétention/infiltration d'eaux pluviales flexible et modulaire. Simple et rapide à mettre en œuvre, Q-Bic permet de construire des bassins enterrés de stockage temporaire de dimensions variables, visitables, nettoyables, sans colmatage grâce aux puits d’inspection intégrés et aux tunnels de visite pour caméras.

D4R Hamon propose également une structure alvéolaire ultra légère fabriquée à partir de déchets de PVC qui permet de réaliser des bassins de rétention d’eaux pluviales enterrés et donc de soulager les réseaux d'assainissement. Sa conception originale, qui fait circuler l'eau dans les directions horizontale et verticale à l'intérieur de la structure, simplifie de façon significative le système d’alimentation du bassin et permet de faciliter sa maintenance. Le Géolight – c’est son nom – peut également être utilisé pour le drainage de fossés.

Les eaux des terrasses ou de toitures qui peuvent être infiltrées dans le sol quand la géologie le permet sont considérées comme non polluées, à l'inverse des eaux qui ont ruisselé sur des routes, chaussées, caniveaux, parkings, etc. Pour limiter au maximum ces apports de pollution au milieu naturel, un dispositif de dépollution doit être mis en place entre la collecte et le rejet de ces eaux au milieu naturel. De nombreuses techniques sont aujourd'hui disponibles pour lutter contre la pollution générée par les rejets urbains de temps de pluie. Compte tenu de la nature majoritairement particulaire de cette pollution, la décantation constitue actuellement le procédé le plus utilisé.

Mettre en place un dispositif de dépollution

Ce dispositif s’étend des avaloirs de chaussée spécifiques jusqu’aux décanteurs particulaires en passant par les débourbeurs/déshuileurs, les séparateurs d’hydrocarbures, décanteurs particulaires, etc.

Lorsque l'eau est collectée sur la voirie, sur un parking ou un lieu de trafic, elle doit faire l’objet d’un premier traitement. Ce traitement peut se faire lors du stockage temporaire en bassin de rétention ou avant rejet au milieu naturel.

Pendant leur temps de séjour en bassin de stockage, les eaux décantent puis sont rejetées dans le milieu naturel ou sont envoyées à débits régulés dans le réseau.

De plus en plus, les bassins d'orage s’équipent de divers procédés de traitement complémentaires qui vont du dégrilleur aux techniques plus sophistiquées qui allient à la fois dessablage, dégraissage, décantation lamellaire et épaississement des boues.

Il existe aussi des séparateurs d’hydrocarbures à fermeture automatique, principalement installés dans les endroits comportant un risque d’écoulement accidentel d’hydrocarbures et de pollution de la nappe phréatique ou des réseaux de canalisation. Les séparateurs d’hydrocarbures sont souvent en béton mais il en existe aussi en polyéthylène et en acier. Saint Dizier Environnement, Aquia Environnement, Dunex, Franceaux, Simop, Hydroconcept, La Nive, Techneau, Stradal ou Préfaest proposent ainsi une gamme complète de séparateurs d’hydrocarbures susceptibles d’être installés sur les aires de distribution de carburant, les aires de lavage ou encore les zones de stockage d’hydrocarbures. Avec des débits variables. Le débit nominal de l'ensemble de la gamme proposée par Techneau s’étend de 1,5 à 500 l/s et pour répondre aux diverses contraintes de mise en œuvre, cette société propose des séparateurs d’hydrocarbures en acier, polyéthylène ou polyester.

Autre équipement, le décanteur particulaire permet de séparer les matières en suspension en plus des hydrocarbures présents dans les eaux pluviales. Il se compose généralement de trois compartiments assurant chacun une fonction différente. La première partie se compose d’un compartiment de répartition assurant la fonction “brise charge” et “distribution latérale”. Il permet la rétention et le stockage des boues, sables et graviers. Les effluents passent ensuite dans le second compartiment, équipé d'un dégrilleur, d'un système de distribution de l’effluent, d'une cellule lamellaire et d’un système de reprise. Les appareils proposés par Dunex bénéficient d'un système de distribution et de reprise des effluents innovant assuré par des ouïes latérales compartimentées, permettant de répartir l'ensemble du débit sur la longueur de la cellule lamellaire. Après décantation, l’effluent est repris par ces mêmes ouïes latérales, dans le compartiment supérieur, par un dispositif assimilable à un déversoir latéral. Cette disposition permet d'utiliser au mieux la section circulaire de l’ouvrage et assure une répartition égale du débit sur l'ensemble du bloc lamellaire. De plus, elle permet de minimiser les pertes de charges internes et, malgré un débit nominal important, de conserver une différence de hauteur fil d’eau entrée/sortie raisonnable. La cellule lamellaire, constituée d'alvéoles cloisonnées à forte section de passage fonctionnant à contre-courant, est réalisée en matériaux insensibles aux effluents de type routiers. Le cloisonnement des alvéoles de décantation est également une garantie de bon fonctionnement hydraulique puisque cette disposition interdit les courants traversiers parasites. Le dernier compartiment, équipé d'une cloison siphoïde, assure la rétention des hydrocarbures.

De forme cylindrique, le décanteur particulaire présente des caractéristiques dimensionnelles imposantes qui lui permettent de faire face à des débits résultants de précipitations importantes ou à des pollutions accidentelles. Il est le plus souvent en acier ou en polyester. Dunex propose ainsi des décanteurs particulaires en acier revêtu, conçus sur mesure en prenant en compte les contraintes environnementales du site et l’exigence du niveau de rejets, livrés posés sur châssis-dalle, celui-ci constituant le ferraillage du radier béton.

Un équipement de ce type a été posé dans le cadre de l’aménagement d'une zone d’activités à Bonneville capable d’absorber en première étape 650 litres par seconde et de retenir entre 60 et 70 % de la pollution contenue dans les eaux de ruissellement de chaussées urbaines.

Plus récemment encore, trois décanteurs particulaires ont été posés aux abords des lacs de Viry-Chatillon qui permettent un taux d’abattement des MES de 90 % et un abattement des hydrocarbures à moins de 5 mg/L (voir encadré).

Dans le même contexte, la société Aquia Environnement conçoit des décanteurs particulaires en acier à structure lamellaire amovible. La surface et l’écartement des lamelles font l'objet d'une étude spécifique. Les compartiments dans lesquels les phases de décantation successives ont lieu sont équipés de zones tranquillisées pour le stockage des boues et des hydrocarbures. Les vitesses de sédimentation appliquées permettent des abattements annoncés de l’ordre de 90 % des matières en suspension et des micropolluants associés aux flux de pollution.

Utiliser les eaux pluviales de toitures

Une approche encore peu répandue en France mais plus courante chez nos voisins européens consiste à utiliser les eaux de toitures pour les besoins ne nécessitant pas d’eau potable (alimentation des toilettes, arrosage, eau de process, incendie). On dimensionne l’ouvrage de rétention de manière à répondre à la fois aux contraintes de débit de fuite imposées par le PLU, mais on calcule aussi les volumétries pour chaque autre usage. Au préalable, on filtre l’eau avant son stockage grâce à un filtre autonettoyant capable de traiter des superficies de captage de 1 000 à 80 000 m². Ensuite, une station de gestion avec surpresseur intégré permet de répondre aux différents besoins. Un processeur intégré permet une programmation pour chaque utilisation, selon les paramètres retenus.

La surveillance ainsi que des modifications de programmes sont également possibles à distance.

Les avantages sont nombreux :

• - On réduit les rejets d’eaux pluviales.
• - On réduit la consommation d’eau potable (sur les volumes destinés aux usages non alimentaires et corporels).
• - On réduit les consommations de produits lessiviels grâce à la douceur naturelle de l’eau de pluie.
• - On amortit l’ouvrage de rétention par la diminution des dépenses d’eau.

La filière a été mise en œuvre sur la commune de Deauville-Trouville en collaboration avec le bureau d’études SODEREF.

Chez Saint Dizier Environnement, les décanteurs lamellaires ont fortement évolué dans leur conception ces dernières années, intégrant des fonctions essentielles comme un dégrillage automatique, une gestion des boues avec transfert des boues piégées et épaississement, démarche technique simplifiant fortement l’exploitation des ouvrages, la télésurveillance, etc. « Ces ouvrages constituent maintenant de véritables stations de traitement, aux performances épuratoires démontrées et fonctionnels en exploitation » souligne Jean-Yves Viau, Directeur Technique de Saint Dizier Environnement.

Techneau propose une gamme de décanteurs particulaires en acier ou en polyester dont le débit nominal s’étend de 10 à 500 l/s. De son côté, Hydroconcept propose les décanteurs lamellaires MESI®, destinés au traitement de la pollution pluviale particulaire. Ils présentent une importante surface de décantation, ce qui impose lors de leur conception la prise en compte de contraintes hydrauliques de fonctionnement (répartition des effluents, pertes de charges) et de contraintes d’exploitation (accessibilité, démontage, nettoyage). Il en résulte un concept d’ouvrages construits sur place, comportant de larges accès, et dont les équipements sont modulaires, faciles à nettoyer ou à démonter. Ces décanteurs possèdent une structure lamellaire innovante car elle est à la fois mobile et équilibrée, soit grâce à un flotteur, soit grâce à un contrepoids.

Les innovations majeures résident dans le fait que l’inclinaison des lamelles est commandée par les variations du niveau de l’eau ou par l’intermédiaire d’un treuil. Dans les deux cas, ils bénéficient d’une construction modulaire. L’espacement entre les lames et l’inclinaison sont modifiables. Le démontage et le remplacement se font simplement. L’exploitation des ouvrages est facilitée grâce à l’écartement des lames et au dispositif de rinçage. Ces ouvrages aux dimensions respectables restent compacts par rapport à un bassin de stockage-décantation. Un ouvrage de ce type a été réalisé en association avec la société Eau Pure (39) pour le compte du Syndicat Intercommunal d’Assainissement de l’Agglomération Lédonienne (SIDARVAL) pour traiter les effluents unitaires en pointe à 1,2 m³/s au sein d’un ouvrage circulaire (30 m de diamètre) fermé et enterré (8 mètres de profondeur) comprenant un étage de décantation lamellaire mobile et un dispositif de nettoyage automatique du radier.

Séparateurs d'hydrocarbures ou particulaires :

du matériel performant mais une problématique complexe

Depuis 6 mois, afin de fournir un matériel le plus adapté possible aux conditions réelles d'exploitation, et en accord avec la charte de l'ISGH dont elle assure la présidence, Simop a conçu une alimentation jusqu’à un débit de 50 l/s pour sa base d'essai séparateurs (définie par la norme NF EN 858-4). Cette base est susceptible de fonctionner tant en eau propre, du réseau d'adduction d'eau potable, qu'en eau naturelle, issue du ruissellement. Car la conception des séparateurs hydrocarbures est soumise à des normes (XP P16-441 et NF EN 858-1) qui du point de vue de l'efficacité hydraulique, permettent de définir la classe de l'appareil : classe 1 pour un rejet à 5 mg/l d'hydrocarbures et classe 2 pour un rejet à 100 mg/l, et définissent un test qui consiste à mélanger 5 ml de fuel domestique par litre seconde d'eau propre entrant dans le séparateur. Or, lors d'un ruissellement, l'eau chargée en hydrocarbures est bien loin d’être propre. Ces impuretés ne manquent pas de générer des interférences dans les processus de coalescence et de décantation souhaités.

En effet, une gouttelette d'hydrocarbure dans l'eau à traiter a autant de chance de se retrouver en contact avec une autre gouttelette identique (c'est la coalescence recherchée) que de se retrouver en relation durable avec une particule en suspension dans l'eau, de la plus lourde à la plus légère.

Dans ce dernier cas, la particule associée à sa « bouée » d'hydrocarbures va faire que :

- la particule décantera plus difficilement, si tant est que sa densité reste supérieure à 1 ;

- l'hydrocarbure flottera mal, si tant est que sa densité reste inférieure à 1.

Le résultat obtenu ne sera donc pas le résultat attendu.

De plus, dans les eaux de ruissellement, sont retrouvés des liquides légers partiellement solubles dans l'eau ou solubilisés par la création d'émulsion (l'agitation d’huile dans l'eau sous certaines conditions de turbulences et d'adjuvants crée ce qui s'apparente à de la « mayonnaise », qui ne décante pas ni ne coalesce).

Ces éléments poussent donc certains à remettre en cause l'efficacité des séparateurs, puisque souvent il est demandé à ce type de matériel de « traiter la pollution ».

Un séparateur hydrocarbures ou un séparateur particulaire ne doit pas être considéré comme la panacée. Il s’agit simplement d'un appareil destiné, comme le précise la norme, à prétraiter des eaux de ruissellement avant leur rejet vers le milieu naturel.

Si les rendements d'abattement sur certains paramètres sont effectivement liés (paramètres comme les hydrocarbures, les MES, certains métaux, les paramètres de détermination de la pollution oxydable telles la DCO et la DBO…), il n'en est pas moins impératif de considérer les objectifs initiaux de chaque matériel :

- les séparateurs d'hydrocarbures sont destinés à séparer les liquides légers non solubles dans l'eau caractérisés par leur densité (0,85 en standard pour une densité d'eau égale à 1) ;

- les séparateurs particulaires sont destinés à séparer ces mêmes liquides légers non solubles dans l'eau et les matières en suspension caractérisées par, à la fois, une densité (référence en général à 2,5) et une taille qui permettra de définir la vitesse de sédimentation à utiliser pour le traitement.

En s'attachant à ces deux paramètres, hydrocarbures et MES, suivant la finalité du matériel, l’efficacité des séparateurs est en outre conditionnée par un dimensionnement adéquat, basé sur un débit d'orage décennal. Ce débit d'orage n'est atteint en théorie qu’une fois tous les 10 ans.

Lors des phénomènes orageux ou des périodes de « petite pluie », prolongées dans le temps, les séparateurs acceptent des eaux peu chargées en hydrocarbures à des débits, le plus souvent, très en deçà du débit décennal (qui est le débit nominal pour lequel ils ont été conçus), d'où un ralentissement des flux au sein de l'appareil et un rendement épuratoire accru : les boues charriées décantent mieux et les faibles quantités d'hydrocarbures flottent mieux.

Mais un séparateur, comme tout système de traitement, se doit d'être régulièrement entretenu pour être performant. Sans entretien, toute variation de débit va avoir tendance, lorsque les limites de stockage sont atteintes, à « racler » la face inférieure de la couche d'hydrocarbures stockés et à remettre en suspension la fraction flottée la plus lourde des hydrocarbures, qui seront alors entraînés vers l'exutoire.

Et de cet entretien, qui doit être réalisé par une entreprise spécialisée, la norme et les fabricants n'en mentionnent qu'une périodicité minimale (une vidange à 6 mois et un curage annuel) que l'exploitant ou le maître d’œuvre est tenu d’affiner, en augmentant la fréquence.

En conclusion, l’efficacité d'un séparateur d'hydrocarbures ou particulaire est conditionnée par :

1. une bonne définition technique du matériel ;

2. une bonne adéquation entre le matériel fourni et l'objectif de traitement ;

3. un dimensionnement approprié ;

4. un entretien adapté et régulièrement suivi.

Fabien Perez, Simop

Simop

Ouvrages de prétraitement : ne pas jeter le bébé avec l’eau du bain

Franceaux conçoit et fabrique des ouvrages de prétraitement depuis 52 ans. Traiter les eaux pluviales n'est pas une mince affaire et nécessite une réelle expertise et des compétences spécifiques. Durant de nombreuses années, ce marché était un marché de produits techniques où la qualité du traitement était le premier critère de choix. On peut déplorer aujourd'hui un changement des habitudes d’achat qui consiste à rechercher d’abord un prix. Le prix d'un ouvrage de prétraitement équivalent a été divisé par 10 en 15 ans. Il va sans dire que cette tendance et l'attractivité d'un marché lucratif poussent de nombreuses entreprises à se lancer sur ce marché et à proposer des ouvrages inefficaces, voire polluants.

Quelques définitions simples

Le séparateur d’hydrocarbures : il doit être capable de garantir un rejet à l'exutoire inférieur à 5 mg/l. Cependant, ce rejet dépend de la concentration d'hydrocarbures en entrée de l'installation et est par conséquent relatif et fonction de l'application. Cet ouvrage doit avoir une capacité de rétention en marche normale de 10 l/l/s avec un minimum de 60 l. Il doit aussi être équipé d'un dispositif d’obturation en cas de déversement accidentel et d'une alarme de niveau d'hydrocarbures pour prévenir l’exploitant des maintenances à effectuer. Les normes requièrent de tester les installations avec une charge en entrée de 4 250 mg/l et d’avoir un rejet inférieur à 5 mg/l dans des conditions de test spécifiques décrites par la norme NF EN 858.

Le débourbeur : compte tenu du fait que 90 % des hydrocarbures sont piégés par les boues (grains de sable, particules grossières, etc.), le débourbeur doit être capable de décanter les boues et être dimensionné sur une base de 100 l/l/s à 300 l/l/s en fonction de la charge en boue de l’effluent. Cependant, plus les particules sont petites, plus elles retiennent d’hydrocarbures. Par conséquent, un débourbeur simple ne permet pas d’abattre des particules de taille inférieure à 100 µm. Un débourbeur doit être curé régulièrement pour garder une efficacité optimale.

Le décanteur particulaire : cet ouvrage permet de garantir un abattement optimum des particules jusqu’à 10 µm. Par contre, il requiert des vitesses de passage de l’effluent très faibles (1 m/h ou moins) et des surfaces d’échange très importantes. On travaille alors en courant laminaire et le compartiment de stockage des boues doit être isolé du flux. Ce décanteur a aussi une fonction de séparation des hydrocarbures et doit également garantir un rejet inférieur à 5 mg/l. Rappelons que les ouvrages de prétraitement retiennent plus de 10 000 tonnes d’hydrocarbures chaque année. Franceaux est adhérent de l'ISGH (Syndicat des Industriels des Séparateurs préfabriqués Graisses et Hydrocarbures) nouvellement créé par les acteurs du marché du prétraitement. L'objectif de ce syndicat est de mieux informer les acteurs du marché et les institutions de réglementation et de contrôle en imposant à ses adhérents des critères de dimensionnement des installations permettant d’éviter les dérives et les tentations d'un marché captif. Par exemple, un débourbeur séparateur d’hydrocarbures ne devrait pas avoir un temps de passage inférieur à 190 s pour garantir une efficacité de traitement, sachant qu'il n'existe en Europe aucun banc de test permettant de tester un ouvrage traitant un débit de 200 l/s.

À noter aussi que les contrôles sur les installations sont rares voire inexistants et que les autorités n'ont pas toujours les moyens de mener les vérifications nécessaires. Beaucoup d'installations sont mal ou pas entretenues, devenant de fait inefficaces voire polluantes car elles concentrent les polluants et les relarguent massivement lors de forts événements pluvieux.

Franceaux conçoit et fabrique des débourbeurs, des séparateurs d'hydrocarbures, des décanteurs particulaires et d’autres ouvrages de dépollution spécifiques. Les ouvrages préfabriqués permettent des économies d’échelle sur la pose et assurent une conception contrôlée. La recherche et le développement constant de nouvelles gammes permet d'améliorer les rendements des installations et de s'adapter rapidement aux besoins spécifiques relatifs aux décrets locaux et exigences des autorités de contrôle.

Laurent Mennetrier, Directeur commercial Franceaux

Reste que pour Jean-Yves Viau : « L'ouvrage de traitement est certes important, mais ce qu'il ne faut absolument pas négliger, c'est la spécificité de chaque bassin versant. Celle-ci implique une méthodologie basée sur la connaissance des rejets (concentrations et flux en polluants) et de leur capacité épuratoire par décantation. » Celle-ci peut être évaluée par l'application du protocole VICAS, mis au point par le CEREVE, qui permet d’évaluer l’abattement en MES (et des polluants associés) en fonction de la vitesse de chute des MES, critère incontournable d'un dimensionnement cohérent du décanteur. Ces études permettent de définir une conception optimale sur le plan technico-économique, en intégrant les performances et les boues à gérer. « Cette nouvelle démarche est assurée au sein de notre département Conception & Réalisation, souligne Jean-Yves Viau, afin de rechercher des solutions optimales parfaitement maîtrisées par une expertise assidue des données du projet, une conception pertinente des ouvrages, et un suivi des travaux jusqu'à la mise en service de l’installation. »

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