Chapitre 2 L’assainissement :
une nécessité
au service
des hommes
2.1 - La collecte des eaux usées
et pluviales
2.2 - Le transport des effluents
2.3 - Le stockage
2.4 - L’épuration des effluents
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Chapitre 2 • L’assainissement : une nécessité au service des hommes
La vie humaine, la vie animale, l’activité industrielle, sont à l’origine de la
production de déchets qui, en cas de concentration excessive et mal maîtrisée,
peut mettre en cause la santé des individus. Il faut supprimer ces causes
d’insalubrité et pour cela :
• éloigner rapidement et sans stagnation tous les déchets susceptibles de
produire des putréfactions et des odeurs ;
• prendre toutes les dispositions pour éviter que les produits évacués
n’entraînent de contamination, de pollution et de perturbation du milieu
constituant leur destination finale (en particulier les sols, les nappes phréatiques,
les cours d’eau, les lacs, les mers, etc.).
Ces deux concepts simples suffisent pour définir les fonctions de l’assainissement,
qui consiste à résoudre deux problèmes très différents qu’il convient de
ne pas confondre :
Assainissement = évacuation + épuration
Évacuation = ensemble des procédés permettant d’assurer la collecte et
l’évacuation rapide des déchets.
Épuration = ensemble des traitements applicables à des déchets avant rejet
dans un milieu naturel.
L’assainissement a donc pour but d’assurer la collecte, le transport et si
besoin, la rétention des eaux pluviales et des eaux usées et de procéder à leur
prétraitement puis à leur traitement avant rejet dans le milieu naturel. Les
techniques utilisées doivent être compatibles avec les exigences qu’impose le
respect de la santé publique et de l’environnement. Il apparaît que les fonctions
dévolues à l’assainissement sont nombreuses. Par ailleurs, la nature et l’importance
des équipements à mettre en oeuvre pour assurer ces fonctions sont
variables. Ils dépendent en effet, du type d’habitat (assainissement collectif ou
autonome), de la topographie du site (système gravitaire ou non gravitaire),
de la nature des effluents concernés (système séparatif, unitaire ou mixte), de
la nature du sous-sol, etc. Le schéma ci-après présente une vue générale d’un
réseau d’assainissement de type gravitaire.
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Figure 1 : Exemple type de réseau d’assainissement gravitaire
Le choix de tel ou tel système, de telle ou telle configuration de réseau, doit
prendre en considération les objectifs suivants :
• évacuer le plus rapidement possible les eaux usées urbaines vers la station
afin de faciliter leur traitement ;
• tenir compte des perspectives de développement de l’agglomération ;
• respecter la qualité des rejets dans le milieu naturel ;
• tenir compte des contraintes techniques : topographie, pluviométrie, type
d’habitat, imperméabilisation des sols, protection contre les inondations,
etc. ;
• tenir compte des conditions d’exploitation qui peuvent être rendues difficiles,
par exemple, par le choix d’une pente insuffisante.
Réseau d'eaux usées
Réseau d'eaux pluviales
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Chapitre 2 • L’assainissement : une nécessité au service des hommes
2.1 - La collecte des eaux
usées et pluviales
Dans le cas de l’assainissement collectif, la collecte s’effectue au moyen de
tuyaux, de branchements, de boîtes de branchement, de caniveaux, de bouches
d’engouffrement, etc. Le branchement au collecteur principal s’effectue dans un
regard visitable permettant également d’assurer les opérations d’entretien sur le
réseau. Dans le cas de l’assainissement non collectif, dit autonome, la collecte
des eaux usées et celle des eaux pluviales sont totalement séparées, le traitement
ne concernant que les eaux usées.
2.2 - Le transport des effluents
La fonction transport est assurée par les canalisations dont le diamètre et la
pente sont calculés en fonction des débits collectés et de la configuration du
site. Le plus souvent de section circulaire, les canalisations peuvent aussi être
de section ovoïde ou rectangulaire pour répondre à des contraintes spécifiques
(exemple : encombrement, vitesse limite, etc.).
Principales formes de canalisations
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Des études préalables tenant compte des spécificités de la zone concernée
(topographie, type d’habitat, nature des rejets, etc.) permettent de faire le
choix du type de réseau à mettre en place.
On distingue :
Le système unitaire. Ce système, qui est l’héritage du “tout-à-l’égout”,
consiste à évacuer par un réseau unique, l’ensemble des eaux usées et pluviales.
Ces réseaux sont généralement équipés de déversoirs d’orage permettant en
cas de pluie intense, le rejet d’une partie des effluents dans le milieu naturel, soit
directement, soit après un traitement spécifique dans une station d’épuration.
Le système séparatif. Dans ce système, un réseau est affecté à l’évacuation
des eaux usées domestiques (eaux vannes et eaux ménagères) et des
effluents industriels de composition comparable (le branchement correspondant
est soumis à autorisation). Un autre réseau, distinct, est affecté à l’évacuation
des eaux pluviales qui sont rejetées dans le milieu naturel, soit directement
(cas qui demeure le plus fréquent), soit après stockage et traitement.
Le système mixte pseudo-séparatif. Dans ce système, une part des eaux
pluviales provenant de la voirie est rejetée directement dans le milieu naturel
au moyen de caniveaux et de fossés. L’autre part, provenant des toitures et
des cours intérieures, est raccordée au réseau des eaux usées.
Mise en place d’un système séparatif dans une tranchée
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Chapitre 2 • L’assainissement : une nécessité au service des hommes
2.3 - Le stockage
La technique du stockage provisoire des eaux pluviales est en forte expansion.
En effet, l’urbanisation sans cesse croissante, qui a pour corollaire l’augmentation
des surfaces imperméabilisées, conduit à une insuffisance de la capacité
hydraulique des canalisations existantes en cas d’événements pluvieux importants.
Le stockage provisoire de l’effluent au moyen d’une technique dite alternative
permet de restituer dans le réseau ou dans le sol, à faible débit, les volumes
ainsi stockés lors des événements pluvieux. Les techniques sont nombreuses :
chaussées et structures réservoirs, bassins de rétention, réservoirs, puits d’infiltration,
fossés drainants, etc.
L’adjonction au fascicule n° 70 d’un titre II exclusivement consacré à ces techniques
dites alternatives, témoigne de la prise de conscience de l’intérêt
qu’elles présentent pour lutter contre les risques d’inondation.
Réservoirs de stockage
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Figure 2 : Différents concepts de structures réservoirs
2.4 - L’épuration des effluents
Les effluents susceptibles d’être évacués, et qui justifient donc des mesures
d’épuration, sont en général classés en trois familles qui doivent être considérées
distinctement.
Les eaux de ruissellement (ou effluent pluvial)
Elles sont constituées par l’eau de pluie et par les eaux de lavage de la voirie.
Ces eaux sont chargées de poussières, de gaz toxiques, de fumées. Elles
contiennent des débris minéraux et organiques. Ce sont en général, les éléments
minéraux qui dominent et en particulier, le sable. Leurs débits sont
caractérisés par leur irrégularité ; ils peuvent être très importants (ex. : orage)
et les prévisions les concernant sont souvent très approximatives et incertaines.
Les eaux usées domestiques
Elles sont constituées des eaux ménagères et des eaux vannes. Les eaux
ménagères contiennent les résidus des opérations de cuisine, des soins de
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Chapitre 2 • L’assainissement : une nécessité au service des hommes
propreté : toilette, lavage du linge, etc. Les eaux vannes proviennent des WC
et sont chargées des matières excrémentielles. Les débits de ces eaux sont
réguliers et prévisibles, même s’ils comportent des pointes journalières ou
périodiques. Ils sont chiffrables avec une bonne approximation. Ces rejets
constituent un effluent pollué et nocif. Les eaux ménagères, en plus des éléments
minéraux, contiennent des matières organiques (graisses, savons, détergents,
etc.) qui fermentent, ainsi que des microbes. Les eaux vannes contiennent une
masse considérable de micro-organismes dont certains pourront être pathogènes.
Elles entrent rapidement en putréfaction et dégagent des odeurs inacceptables
dans une zone d’habitation moderne.
Les eaux industrielles
Elles proviennent des usines, ateliers et établissements agricoles. L’évacuation
de ce type d’effluent nécessite dans chaque cas, une étude particulière ; il est
possible, en effet, de rencontrer des situations très différenciées. Un traitement
préalable est applicable dans la quasi-totalité des cas, ce qui permet
d’obtenir un rejet dont les caractéristiques sont définies très précisément par
des instructions et des circulaires. À titre indicatif, les prescriptions générales
applicables à un rejet d’origine industrielle comprennent, notamment, les
points suivants :
• la température de l’effluent est limitée à 35 °C ;
• le débit déversé devra être, le cas échéant, régularisé ;
• s’il y a risque de présence de matières inertes, l’effluent aura à subir une
décantation ;
• l’effluent doit être débarrassé des matières flottantes ;
• l’effluent doit être traité pour obtenir un pH compris entre 5,5 et 8,5 ;
• l’effluent devra être débarrassé des huiles et des graisses ;
• l’effluent ne doit contenir aucun produit susceptible de dégager dans l’égout,
directement ou indirectement, après mélange avec d’autres éléments, des
gaz ou vapeurs toxiques ou inflammables.
2.4.1 - Caractéristiques des effluents
Les caractéristiques des effluents sont à considérer à trois points de vue :
• les caractères chimiques : les effluents contiennent des matières minérales
et des matières organiques ;
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• les caractères physiques : les matières contenues sont dissoutes, en
suspension dispersée, en suspension sous forme de floculats ; elles sont
plus ou moins “décantables” ;
• les caractères bactériologiques : les bactéries jouent un rôle essentiel dans
la transformation en produits inoffensifs des matières putrescibles contenues
dans les effluents.
2.4.2 - Prétraitement et traitement
Les opérations de prétraitement et de traitement consistent à transformer
l’effluent en le débarrassant de ses matières en suspension et en transformant
les matières putrescibles et polluantes en produits minéraux inoffensifs. Cela
consiste à mettre en oeuvre, selon les cas, tout ou partie des dispositions
suivantes.
Prétraitement
Dégrillage : opération consistant, au moyen de
grilles plus ou moins serrées et parfois de tamis,
à retenir les matières volumineuses (de plus de
10 mm).
Dessablage : élimination des particules minérales
de plus de 100 μm.
Dégraissage-déshuilage : opération de séparation
liquide pour les huiles ; cette élimination
s’effectue par écumage manuel et/ou mécanisé.
Dégrillage, dessablage, dégraissage-déshuilage
constituent l’ensemble des opérations dites de
prétraitement. Les eaux usées devront ensuite subir les opérations complémentaires
suivantes.
Traitement primaire
Décantation : procédé physique de séparation liquide/solide utilisant la pesanteur,
qui permet d’éliminer 50 à 60 % des matières en suspension “décantables”
: matières minérales grenues, matières floculées en suspension et
matières colloïdales. Dans le cas d’une décantation très poussée, on parle de
sédimentation. Il est aussi possible, au moyen de procédés physicochimiques
faisant appel à des techniques de coagulation et de floculation,
d’améliorer sensiblement la performance de la décantation ; on parle alors de
décantation chimique. Enfin, des procédés de flottation sont applicables à
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Chapitre 2 • L’assainissement : une nécessité au service des hommes
certains types d’effluents. Toutes ces opérations conduisent à la récupération
de boues.
Élimination de la pollution organique
Après décantation, il faut encore assurer l’imputrescibilité des effluents grâce
à la stabilisation des matières organiques carbonées. On met en oeuvre des
procédés biologiques (naturels ou artificiels), dont le principe repose sur
l’application de deux phénomènes :
• la sédimentation partielle des matières en suspension qui conduit à la
formation de boues ;
• l’activité biologique des très nombreuses bactéries qui se multiplient et
consomment les matières organiques comme autant de substances nutritives.
Les procédés biologiques naturels comprennent l’épandage sur le sol, le bassin
de lagunage et la filtration par le sol. Les procédés biologiques artificiels
permettent, sur des surfaces réduites, d’améliorer la transformation et donc,
d’assurer une meilleure destruction des matières organiques. Trois grandes
familles de procédés sont utilisées : les lits bactériens, les boues activées et la
biofiltration accélérée. L’épuration classique, telle que définie ci-dessus,
conduit à un abattement des germes pathogènes de l’ordre de 90 % mais
n’apporte pas de solution satisfaisante à l’élimination de la pollution azotée et
de la pollution phosphorée, au traitement des odeurs et à la désinfection des
eaux. Il faut alors procéder à des traitements complémentaires.
Élimination de la pollution azotée
L’azote est un facteur de dégradation de l’environnement ; c’est un élément
fertilisant mais sa présence en excès conduit à une eutrophisation du milieu.
Les stations d’épuration qui ne visent que l’élimination de la pollution carbonée
n’éliminent qu’une faible fraction de l’azote qui est utilisée pour la croissance
de la biomasse épuratrice. Il peut donc être nécessaire de prévoir un traitement
complémentaire, selon l’un des procédés suivants :
• technique physico-chimique par addition de chaux ;
• technique par échange d’ions ;
• technique biologique basée sur la filière de “nitrification-dénitrification”.
Élimination de la pollution phosphorée
Les stations biologiques ont un rendement épuratoire faible pour le phosphore.
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Si cet élément doit être éliminé, on fait appel à un traitement supplémentaire :
• technique physico-chimique par ajout de sels ferreux ou de chaux avec
précipitation de phosphore ;
• techniques biologiques.
