Boues d'épuration

Boues d'épuration, stockées en silo.

Les boues d’épuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux déchets produits par une station d'épuration à partir des effluents liquides. Ces sédiments résiduaires sont surtout constitués de bactéries mortes et de matière organique minéralisée. Une installation moyenne produit environ un excès de 40 g de matière sèche par jour et par habitant^[1].

Types

Boue en cours de déshydratation à l'air libre

Bâtiment abritant une presse destinée à déshydrater des boues d'épuration et à les rendre pelletables

Plaque de boue déshydratées, à l'ouverture du filtre-presse

On distingue différents types de boues selon les traitements appliqués pour épurer l’eau dans un milieu boueux.

• Les boues primaires : Ce sont les dépôts récupérés par une simple décantation des eaux usées (dans les décanteurs-digesteurs par exemple. Elles présentent des concentrations élevées en matières minérales (sable, terre…) mais aussi en matière organique pouvant évoluer.
• Les boues physico-chimiques : elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de l’eau usée, il a été rajouté un réactif (sels de fer, d’aluminium, et autres agents floculants) pour agglomérer les fines particules et améliorer la décantation.
• Les boues biologiques : elles sont aussi appelées boues secondaires, elles proviennent d’une épuration biologique des eaux (boues activées, disques biologiques, lits bactériens…). Ces boues, de concentrations médiocres (10 g/l), sont très organiques car elles sont principalement constituées de corps bactériens et de leurs sécrétions.

On distingue aussi :

• Les boues mixtes constituées d’un mélange de boues primaires et biologiques, elles proviennent de la plupart des stations de traitement complètes.
• Les boues d'aération prolongée, obtenues sans décantation primaire avec des matières polluantes intensivement aérées. Les boues sont peu concentrées, moins organiques et donc moins susceptibles de produire des nuisances.

Caractéristiques

Une boue est aussi représentée par plusieurs données numériques qui permettent de la caractériser.

• La siccité : les boues sont constituées d’eau et de matières sèches. La siccité est le pourcentage massique de matière sèche. Ainsi une boue avec une siccité de 10 % présente une humidité de 90 %.

• Le taux de matières volatiles sèches (MVS) : la matière sèche est constituée de matières minérales et de matières organiques qui sont appelées matières volatiles sèches. La concentration en MVS est un taux par rapport à la matière sèche totale. Le suivi de ce taux permet de connaître la stabilité d’une boue sur une échelle.

• La consistance :

C’est une donnée obligatoire à connaître pour toute manipulation des boues. La consistance est un état physique dépendant de la siccité.

• Boues liquides / siccité de 0 à 10 %
• Boues pâteuses / siccité de 10 à 25 %
• Boues solides / siccité de 25 à 85 %
• Boues sèche / siccité supérieure à 85 %

Selon les traitements d’épuration appliqués les boues ont des caractéristiques différentes :

• Lit bactérien : siccité 2 à 5 % ; MVS 60 à 70 %
• Lagunage naturel : siccité 5 à 10 % ; MVS 30 à 60 %
• Décanteur-digesteur : siccité 4 à 7 % ; MVS 40 à 60 %
• Boues du bassin d’aération en station à boue activée : siccité 0,4 à 0,6 % ; MVS XXX%
• Boues du clarificateur en station à boue activée : siccité 1 % ; MVS XXX%

Traitements

Les boues subissent plusieurs traitements tels que :

• le conditionnement : il permet la stabilisation des boues (des boues stables sont des boues non fermentescibles)
• L'hygiénisation par compostage ou adjonction de chaux, de nitrites, et par séchage^[2]

Ces opérations impliquent des méthodes physiques (thermique) et/ou chimique (ajout de réactifs minéraux, de polymères de synthèse ou de poly-électrolytes), puis l’épaississement va réduire le volume des boues par tassement naturel ou mécanique (séchage, drainage, etc.).

• déshydratation (par centrifugation, filtre-presse, filtre à bandes presseuses, électro-déshydratation…). Elle libèrera une grande partie de l’eau constituant la plupart du volume des boues. Les boues sont ensuite (selon leur toxicité ou degré d'innocuité pour l'environnement) valorisées comme amendement, stockées ou brûlées

Débouchés

Les boues sont le plus souvent mises en décharge ou valorisées en agriculture par épandage ou compostage, elles peuvent aussi avant l’épandage être digérées par des bactéries anaérobies pour produire du biogaz (qui sera lui-même valorisé en électricité, chaleur, etc.) et le digestat qui sera épandu sur les terres (éventuellement après compostage). Elles peuvent aussi être incinérées, seules ou avec des ordures ménagères. En France, l’épandage est interdit pendant « les périodes où le sol est pris en masse par le gel ou abondamment enneigé, exception faite des boues solides » ^[3].

Aux États-Unis, l'épandage de boues liquide a été pratiqué durant plus de 30 ans, mais a été suspecté d'être à l'origine de certaines pollutions ou zoonoses, voire d'avoir été à l'origine de la maladie à prion (CWD, chronic wasting disease) qui touche les cervidés dans une dizaine d'états.
En Europe, depuis les années 1970, de nombreuses expérimentations ont eu lieu en forêt, sous le couvert ou avant régénération artificielle.
En France, L'ONF et le SIAAP (syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne) testent l'épandage en forêt de Chantilly^[4] depuis le début des années 1970 (avec constat d'impacts floristiques significatifs). Depuis 1999 le réseau national ERESFOR, mène de nouveaux essais avec l'INRA (qui a publié en 2006 ses résultats et formulé des recommandations). Le réseau RENECOFOR a expérimenté l'épandage en Franche-Comté. Au moins deux expérimentations associent le CEMAGREF sur les sols sableux de la forêt des Landes à Facture. Une expérience (échec) a utilisé les boues de Ginestous à Toulouse. Les taillis à courte rotation ont été supposés intéressant pour l'épandage, mais France nature environnement, dans le cadre du PEFC notamment a estimé que l'épandage en forêt comporte trop de risque et qu'il est à proscrire.

En France, au début des années 2000, les boues de stations d’épuration (STEP) ne comptent que pour 1 à 2 % des des épandages agricoles, 98% des épandages sont des fumiers et de lisiers issus d'élevages (et parfois dans le nord de la France d'élevages belges qui n'ont plus assez de place ou d'autorisation d'épandage).
Utiliser des boues et "reconstitution de sol ^[5]" par exemple pour revégétaliser ou paysager d'anciennes carrières, déblais / remblais, talus, pistes de ski..) est interdit par la réglementation, dans l'attente d'un arrêté fixant des prescriptions techniques^[6], mais il existe des expériences "clandestines" ^[7].
En Europe, tout agriculteur qui accepte l'épandage de boues sur ses parcelles doit justifier d’un accord écrit entre lui et le producteur de boues attestant, notamment, de la régularité du plan d’épandage au regard de la réglementation^[8].

En France, leur mise en décharge est interdite depuis 2002 à l’exception des boues considérées comme des déchets ultimes, les cendres d'incinération de boues y sont aussi acceptées. Dans les années 2000-2009, 20 % des boues produites (classées déchets) étaient envoyées en centre d'enfouissement technique (CET) de classe II, à condition de contenir au moins 30 % de matière sèche^[9]

Risques sanitaires (infectieux, toxiniques, écotoxiques)

Le compostage ne peut éliminer les métaux lourds (une partie du mercure peut s'évaporer) ni les polluants organiques ou organométalliques faiblement biodégradables (dioxines, PCB, certains pesticides, etc.). Ils persistent dans le compost si ce dernier est réalisé à partir de matières polluées ou souillées. Le risque est a priori plus élevé là où des rejets médicaux, artisanaux et industriels dont rejetés sans contrôle dans les réseaux d’assainissement collectif et là où le risque d'accident industriel est plus élevé (des bassins-tampon, recueillant par exemple les eaux d'extinction d'incendie limitent le risque, mais des rejets pirates sont aujourd'hui difficiles à prévenir). Par exemple en France, la seule collecte des amalgames dentaires a beaucoup fait diminuer le taux de mercure dans les boues urbaines^[10].

Les travailleurs mal protégés peuvent être exposés (inhalation, contact, via blessures…) à certains spores de champignons microscopiques (moisissures) et actinomycètes allergènes ou à des pathogènes (parasites ou leurs œufs, bactéries, prions, virus) ou toxines (exemple : Aflatoxines, endotoxines) et allergènes libérés par ces organismes^[11].

La directive boues 86/278 de 1986 a fixé de premières règles, mais sans que l'on connaisse bien les impacts environnementaux des boues, dont la composition a en outre pu changer depuis (nouveaux produits dangereux tels que pesticides, résidus médicamenteux dont nonylphénols, platinoïdes…). La DG Environnement (production et consommation durable) a demandé à 3 trois bureaux d'études^[12], de faire un point sur les impacts environnementaux, économiques et sociaux de l’épandage de boues. Un premier rapport fait le point sur les connaissances disponibles. Un autre évalue un scénario de base, et les opportunités (« opportunities »). Ils ont été envoyés aux parties prenantes le 2 juillet 2009. Une nouvelle Directive boues est en préparation, ainsi qu'une directives bio-déchets. La directive déchets de 2008^[13] sur les déchets municipaux concerne aussi les boues dont l'épandage sera aussi concerné par la future directive sols.

En France, une cellule de veille sanitaire vétérinaire sur les épandages de boues d’épuration a été créée en 1997, co-financée et animée par l’ADEME avec l'École nationale vétérinaire de Lyon. De 97 à 2009, elle a reçu 51 appels, dont 18 concernant une suspicion d'implication de lien causal entre épandage de boues et pathologies animales, lien qui n'a pu être démontré dans aucun cas^[14]. De plus, la traçabilité des filières doit être améliorée dont pour le compost. (L'engagement n°260 du Grenelle de l’environnement demande de « négocier un cadre de cohérence à l’échelle nationale et des engagements contractuels locaux entre État, collectivités, professionnels agricoles et producteurs agro-alimentaires pour assurer la qualité sanitaire et environnementale des composts et assurer des débouchés et une traçabilité des produits ». Selon l'Ademe, les risques de dépasser des seuils critique en métaux lourds (non dégradables) dans les sols sont rares à 10 ans, mais existent à 100 ans^[10] .

Quantités

En Europe, la commission européenne vise 75% des boues épandues^[15].

En France, la règlementation impose qu'un certain nombre de statistiques soient faites et suivies^[16],[17].

Il y avait en France au début des années 2000 environ 10.000 stations d'épuration dont plus des 3/4 traitaient une quantité d'eau usées correspondant à moins de 2.000 EH. Chaque Français produirait 15 à 20 kg/an de boue (en matière sèche) ^[10]. Les boues urbaines représentaient environ 963 000 t/an de matières sèches (MS) pour la métropole en 2001, puis 1 100 000 t/an en 2004 (IFEN), mais M. Adler cite 807 000 t de MS/an en 2004^[10]. Le statut de déchets (et non de matériau ou matière première) des boues de station d'épuration implique une responsabilité du producteur et permet un contrôle par l'État de la qualité de ces boues et des épandages.

Il faut y ajouter 950 000 t/an de "boues issues d'effluents industriels" venant principalement^[18] :

- des papeteries (1 400 000 t de matières brutes dont environ 60 % (850 000 t) sont épandues (selon ADEME)^[10]. Des projets de normes concernent des boues spécifiques dont les boues chaulées, papetières et séchées, considérées comme des MIATE (matières d'intérêt agronomique issues du traitement des eaux) ^[19]. D'après l'ADEME (en 2001), ces boues chaulées étaient environ 30% du tonnage des boues produites en France^[10]. Plus largement, les 1 400 000 t/an de boues papetières pourraient bientôt faire l'objet d'une norme^[10] ;

- l'industrie alimentaire (branche C10 de la nomenclature françaises) avec 800 000 t/an^[10] ;

- la chimie-pharmacie : 700 000 t/an ^[10] ;

- d'autres secteurs (textile, cuir...) : 800 000 t/an ^[10].

Le compostage des boues en France semble avoir fortement augmenté entre 2000 et 2010
En 2000, seules 3% des boues épandues l'étaient sous forme de compost (INRA), alors que l'IFEN estimait ce pourcentage à 5% en 2001 puis à 16% en 2004. Il était de 28% en 2008 (selon la DEB). En 2004, 46% des boues urbaines étaient épandues (sur environ 3 % de la SAU française) et 16 % l’étaient après compostage. L’incinération comptait pour 16% et la mise en décharge pour 21%, mais la loi Grenelle 1 vise à diminuer la mise en décharge et l'incinération des déchets (-15 % d’ici à 2012, selon la loi Grenelle I qui prévoit « Un cadre renforcé pour la gestion de proximité de déchets spécifiques : mâchefers, boues de station d’épuration et de co-incinération, bois traités, sédiments de dragage et curage »), de plus, la future réglementation européenne sur le recyclage du phosphore devrait imposer la mono-incinération des boues (leur incinération avec d’autres matériaux sera interdite)^[20].

Filières alternatives

Pour diminuer ou sécuriser ou mieux valoriser la production de boues, diverses alternatives sont testées ou autorisées

Le projet de directive « promotion des énergies produites à partir de sources renouvelables » comprend une définition de la biomasse, incluant la fraction fermentescible des déchets municipaux.

Législation

En Europe, d’assurer une bonne gestion des boues d’épuration :

• « Les boues d'épuration sont réutilisées lorsque cela s'avère approprié. Les itinéraires d'évacuation doivent minimiser les effets négatifs sur l'environnement. Les autorités compétentes ou les organes appropriés veillent à ce que, au plus tard le 31 décembre 1998, le rejet des boues provenant de stations d'épuration des eaux urbaines résiduaires fasse l'objet de règles générales ou soit soumis à enregistrement ou à autorisation » ^[21].

En France :

• l’élimination des boues produites dans les stations d’épuration des eaux usées domestiques fait partie des missions du service public d’assainissement et relève de la responsabilité des communes. (Art. L 2224-8 du CGCT);
• les communes autorisent ou non le déversement des eaux industrielles dans les réseaux publics, en principe interdit. (Art. L 1331-10 du CSP)
• Sont réglementés ;

L'épandage des boues au regard de la législation sur l’eau

L'épandage des boues industrielles ()

Les boues considérées comme déchets (directives, lois, arrêtés, décrets)

La mise en décharge de déchets (Directive n° 1999/31 du 26/04/99 sur la mise en décharge des déchets. Loi n° 92-646 du 13/07/92 relative à l’élimination des déchets ainsi qu’aux ICPE (art. L 541-24 du CE) : seuls les déchets ultimes sont admis en CET de classe II à compter du 01/07/02. Arrêté du 09/09/97 modifié le 19/01/06 relatif aux installations de stockage de déchets non-dangereux : catégorie D et annexe II : les boues doivent contenir au moins 30 % de matière sèche.)

Les boues considérées comme produits (plusieurs textes)

Les installations de compostage (plusieurs arrêtés et décrets)

Les installations d’incinération (Directive n° 2000/76 du 04/12/00 relative à l’incinération des déchets, Arrêté du 20/09/02 relatif aux installations d’incinération et de co-incinération de déchets non dangereux. Art. R 511-9 du CE : nomenclature des installations classées rubrique 322-B-4.)

Les unités de séchage (norme norme ATEX 137 99/92/EG depuis juillet 2003, et études de sécurité HAZOP (HAZard and OPerability), + validation par un organisme agréé par l'INERIS).

Voir aussi

Articles connexes

• station d'épuration
• Compostage
• filtre-presse
• Danger biologique, risque
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Bibliographie indicative

• Barles, S, La Ville délétère, Seyssel : Champ Vallon, 1999.
• Benevolo, L. Histoire de l'architecture moderne, tome II, Paris, Dunod, 1980.
• Bourdelais, P, Les Hygiénistes : enjeux, modèles, pratiques, Paris : Belin, 2001.
• Bourgeois-Gavardin, J, Les Boues de Paris sous l'Ancien Régime. Contribution à l'histoire du nettoiement urbain au XVIIe et XVIIIe siècles, 2 volumes. Paris : EHESS, 1985.
• Chalot, F, La Commune et les Déchets, Paris : Éditions Sorman, 1990.
• Charvet, M. 2005, Les fortifications de Paris. De l’hygiénisme à l’urbanisme, 1880-1919, Rennes, PUR.
• Chatzis, K, La Pluie, le métro et l’ingénieur : contribution à l’histoire de l’assainissement et des transports urbains, Paris : L’Harmattan, 2000.
• Dupuy, G. Knaebel, G, Assainir la ville hier et aujourd’hui, Paris, Dunod : 1982.
• Foucart, B, 1981, « Au paradis des hygiénistes », Monuments historiques, n° 114, avril-mai.
• Jeudy, H.-P, Le choix public du propre. Une propriété des sociétés modernes. Annales de la recherche urbaine, Décembre 1991. N°53. P. 102-107.
• Jugie, J.-H, Poubelle - Paris (1883 - 1896) : la collecte des ordures ménagères à la fin du XIXe siècle, Paris : Larousse, 1993.
• Mory, P, 2001, « Architecture et hygiénisme à Paris au début du 20e siècle. L’architecte entre savoir médical et pouvoir politique » dans Patrice Bourdelais (dir.), Les hygiénistes : enjeux, modèles et pratiques, Belin.
• Ragon, M. Histoire mondiale de l'architecture et de l'urbanisme moderne, tome II, Paris, Casterman, 1972.
• Rasmussen, A, 2001, « L’hygiène en congrès (1852-1912) : circulation et configuration internationale » dans Patrice Bourdelais (dir.), Les hygiénistes : enjeux, modèles et pratiques, Paris, Belin.
• Silguy (de), C, La Saga des ordures du Moyen Âge à nos jours, Montrouge : Instant, 1989.

Guides de bonnes pratiques

Ils sont publiés par l’AFNOR en forme de fascicules de documentation (FD).

• Guide 1 : Terminologie et type de boues (EN 12832 publié)
• Guide 2 : Utilisation ou élimination de boues (CR 13714)(publié sous l’indice FD X 33 011)(en révision en 2009)
• Guide 4 : Valorisation en agriculture (CR 13097)(publié sous l’indice FD X 33-008),

(en cours de révision en groupe de travail européen).

• Guide 5 : Utilisation en reconstitution de sols (CR 13983)(publié sous l’indice FD X 33 016).
• Guide 6 : Incinération des boues (CR 13767)(publié sous l’indice FD X 33 014)
• Guide 7 : Co-incinération des boues avec des ordures ménagères (CR 13768)(publié sous l’indice FD X 33 015) ). Selon le représentant de l’Autriche au CEN/TC 308, la future réglementation européenne ne permettrait plus la co-incinération (cf. § 5.1).
• Guide 8 : Mise en décharge (TR 15126)(publié sous l’indice FD X 33 022)
• Guide 9 : Séchage des boues (TR 15473)(publication prévue sous l’indice FD X 33 047)
• Guide 10 : Hygiénisation, adopté (TR 15809), publication prévue sous l’indice FD X 33-048 (version corrigée par le GT 2 le 01/10/08).
• Guide 11 : Déshydratation

Liens externes

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Notes et références

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