Etude des pollutions industrielles en amont

L'objectif de cette partie est de recenser les industries raccordées à la STEP de la commune de Saint-Louis et de d'identifier les éventuelles pollutions particulières (hydrocarbures, métaux...) d'origine industrielle qui pourraient se retrouver dans les eaux de la STEP.

L'impact de ces pollutions sur le traitement qui sera mis en oeuvre dans la station sera étudié, et des technologies permettant de les éliminer seront présentées. 

Industries raccordées au réseau de la STEP de Saint-Louis

Nous n’avons pas obtenu les données de l’exploitant de la STEP de Saint-Louis. Néanmoins, en consultant les différents arrêtés préfectoraux disponibles sur le site des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement, nous avons pu lister (probablement pas de manière exhaustive) les industries qui pourraient rejeter à la STEP des effluents liés à leur activité industrielle.

Carte des industries au Sud de la Réunion
Source : SAGE Réunion Sud (2004)

1. Compagnie thermique du Gol (CTG) devenue ALBIOMA

La Compagnie Thermique du Gol (CTG) est une centrale thermique mixte bagasse-charbon se situant dans la plaine du Gol. Cette centrale produit de la vapeur, à partir de la bagasse pendant la campagne sucrière et de charbon le reste de l’année. Elle assure l’approvisionnement énergique de la sucrerie du Gol et permet aussi de couvrir une partie des besoins en électricité de l’île. Elle est en fonctionnement depuis 1994.

Cette centrale thermique dispose d’un réseau de collecte séparatif pour les trois types d’eaux identifiés : les eaux pluviales polluées, les eaux industrielles et les eaux usées. Les eaux pluviales polluées et les eaux industrielles font l’objet de traitement sur site (physiques, physico-chimiques) avant d’être rejetées au milieu naturel via un bassin d’infiltration  (selon les dispositions de l’arrêté de 2014). Seules les eaux usées sont envoyées vers la STEP de Saint-Louis : elles sont « collectées par un réseau séparatif conformément à la réglementation en vigueur. Le rejet est raccordé au réseau d’assainissement communal existant et est réalisé suivant les dispositions de convention de raccordement passées entre l’industriel et la commune ». Les eaux usées sont les effluents liquides provenant des différents usages domestiques du personnel (toilettes, cuisines, etc.), essentiellement porteuses de pollution organique (Arrêté préfectoral de 2014). Nous ne disposions pas cependant de la convention entre l’industriel et la commune de Saint-Louis.

Selon l’Arrêté préfectoral de 2014, le débit maximal qui devrait être envoyé à la STEP de Saint-Louis serait de 6 m3/jour.

De plus, l’industriel a déclaré ses émissions dans l’eau. Les rejets indirects, c’est-à-dire dans les rejets d’eaux usées vers la STEP, ne sont cependant pas indiqués (base de données iREP).

2. Sucrerie du Gol

La sucrerie du Gol est une sucrerie de la Sucrière de la Réunion, appartenant au groupe Tereos Océan indien. Elle a été construite pour la première fois en 1816. La capacité de broyage est de plus de 9000 tonnes par jour. Les différentes installations sont présentées dans le tableau ci-dessous (Arrêté Préfectoral de mars 2011).

La campagne sucrière se déroule à la Réunion de début juillet à fin novembre. L’usine fonctionne pendant cette campagne sucrière (site internet Tereos).

Nous ne disposons pas de l’arrêté initial d’autorisation en date de 1997. Cependant, l’arrêté de mars 2011 fait état de rejets d’eau en provenance de l’usine vers la STEP de Saint Louis. Les valeurs seuils de polluants autorisées sont données dans la figure ci-dessous.

Rejet à la STEP de Saint-Louis accordé à la Sucrerie du Gol
Source : Arrêté préfectoral n°2011-376/SG/DRCTCV

 

Il est aussi indiqué que les eaux pluviales non polluées sont renvoyées au milieu naturel après collecte et que les réseaux de collecte doivent être conçus de manière à séparer au mieux les eaux pluviales et les autres catégories d’eaux usées). Tout comme la Centrale Thermique, nous pouvons supposer que les rejets vers la STEP de la commune de Saint-Louis sont constitués des eaux usées à usage domestique.

L’industriel a déclaré ses émissions dans l’eau. Les rejets indirects, c’est-à-dire dans les rejets d’eaux usées vers la STEP, sont indiqués dans le tableau suivant. (base de données iREP).

Émissions à la STEP de Saint-Louis déclarées par la Sucrerie du Gol
Source : Base de données iREP

Outre les pollutions organiques classiques (COT, DBO5, DCO), des composés à base de plomb seraient retrouvés dans ces rejets, ce qui peut mettre en doute le fait que les eaux proviennent uniquement d’usages domestiques ou qui peut laisser supposer un éventuel relargage de ce métal par les canalisations.

Quoi qu’il en soit, il faudrait connaître le débit d’eau envoyé à la STEP pour déterminer la concentration de ces composés dans les eaux et mettre en place le traitement adapté.

3. Autres industries raccordées

D’autres entreprises et industries seraient raccordées au réseau de la STEP de Saint-Louis.

  • COT SOREBRA : fabrication et conditionnement de boissons

Les eaux usées de procédé et les eaux pluviales polluées sont épurées dans des ouvrages de prétraitement propres à l’entreprise avant d’être rejetées en un point unique du réseau d’eaux usées collectif de la ville de Saint-Louis. Les valeurs limites imposées à l’effluent à la sortie des installations de prétraitement avant envoi au réseau d’assainissement urbain de Saint-Louis sont indiquées dans le tableau suivant.

Seuils de rejet à la STEP de Saint-Louis imposés à COT-SOREBRA
Source : Arrêté Prefectoral n°01-1155/SG/DAI/3

  • Distillerie Rivière du Mat : fabrication et stockage de rhum agricole

Un bassin tampon permet de collecter les eaux usées de l’établissement avant leur envoi à la STEP de Saint-Louis.

Les effluents générés par l’établissement sont collectés dans un (ou plusieurs) bassin(s) de confinement, pompés par camion-citerne et transférés directement à la station d’épuration de la commune de Saint-Louis ; une convention de déversement est signée entre la commune et l’exploitant.

Les eaux de procédé sont envoyées directement au réseau d’assainissement collectif de la commune.

Les normes à respecter pour le rejet des eaux résiduaires sont présentées dans la figure suivante.

Seuils de rejets à la STEP de Saint-Louis accordés à la Distillerie Rivière du Mât
Source : Arrêté Préfectoral n°09-1715/SG/DRCTCV

  • SNC Point Net : traitement de déchets de soins à risque infectieux et assimilés

Toutes les eaux (des différentes catégories sauf celles de l’unité de banalisation) sont traitées par déshuilage et débourbage avant de rejoindre celles de l’unité de banalisation pour être envoyées à la STEP de Saint-Louis. L’exploitant et le gestionnaire de la STEP établissent une convention pour définir les conditions de rejet à la STEP. Les valeurs seuil avant envoi à la STEP sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Seuils de rejets à la STEP de Saint-Louis accordés à SNC POINT NET
Source : Arrêté Préfectoral n° 2014-4107/SG/DRCTCV

De plus, le pH doit être compris entre 5,5 et 8,5 ; la température doit être inférieure à 30°C. La modification de la coloration du milieu récepteur mesurée en un point représentatif de la zone de mélange doit être inférieure à 100 mg Pt/L.

  • Vidange Service : prétraitement de déchets non dangereux et hydrocarburés

Des installations de prétraitement et de traitement existent pour les eaux résiduaires. Les réseaux de collectes séparent les différentes catégories d’eaux usées.  Les eaux de procédés sont traitées avant d’être envoyées à la STEP de Saint-Louis. Les valeurs seuils de rejet à la STEP sont indiquées dans le tableau suivant.

Seuils de rejets à la STEP de Saint-Louis accordés à Vidange Service
Source : Arrêté Préfectoral n° 2014-2832/SG/DRCTCV

Le pH doit être compris entre 5,5 et 8,5 ; la température doit être inférieure à 30°C.

  • AA Distribution (ex Bourbon Import) : stockage d'artifices de divertissement (explosifs)

Les eaux usées domestiques sont traitées et évacuées conformément à la réglementation en vigueur. Les eaux pluviales de toiture sont rejetées au réseau d’eaux pluviales.

 

Ces industries ne déclarent pas d’émissions indirectes dans les eaux.

Nous ne pouvons donc nous baser que sur une émission de plomb, sans toutefois voir de valeurs exactes. Nous étudierons donc d’une manière générale l’effet des polluants métalliques sur les procédés que nous mettons en œuvre dans la station d’épuration que nous avons dimensionnée et nous proposerons une (des) solution(s) de traitement de ces polluants.


Bibliographie

Arrêté N°2014-5198/SG/DRCTCV du 08/12/2014, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°2011-376/SG/DRCTCV du 17/03/2011, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°01-1155/SG/DAI/3 du 29/05/200, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°09-1715/SG/DRCTCV du 22/06/2009, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°2014-4107/SG/DRCTCV du 04/08/2014, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°2014-2832/SG/DRCTCV du 06/02/2014, Préfet de la Réunion.

Arrêté N°2010-246/SG/DRCTCV du 04/02/2010, Préfet de la Réunion.

Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de L'énergie, Registre Français des Emissions polluantes iREP. Consulté en Février 2015: http://www.irep.ecologie.gouv.fr/IREP/index.php

SAGE Réunion Sud , 2004

Traitement des pollutions d'origine industrielle

1. Impacts des polluants métalliques sur les boues activées

Il a été démontré que les eaux résiduaires très chargées en métaux lourds sont toxiques pour les boues des procédés de traitement biologiques. C'est le mécanisme biochimique de dégradation de la matière polluante qui serait impacté. En ce qui concerne la nitrification, l'étude du taux spécifique d'utilisation de l'ammoniac montre que le processus est altéré par les métaux lourds, selon leur toxicité, leur concentration : le nickel et la cadmium seraient ainsi plus toxiques que le plomb. Le plomb inhiberait d'ailleurs très peu le mécanisme de nitrification. La spéciation et l'état physico-chimique jouent également un rôle. Le plomb se trouve principalement associé aux matières en suspension.

Les micro-organismes dans les procédés de boues activées seraient inhibés par une concentration supérieure à 10  mg/L en zinc ou en cadmium, ainsi l’efficacité du procédé en est réduite. La toxicité des métaux lourds pour le procédé dépendrait de l’âge des boues et des sites spécifiques d’adsorption de métaux dans les flocs microbiens.

Cependant, une quantité constante de métaux lourds dans l'eau brute n'affecterait pas les performances du traitement biologique: il aurait un effet d'acclimatation de la biomasse. Les charges lourdes et ponctuelles de ces pollutions aux métaux lourds auraient en revanche des effets notables sur les boues activées, en particulier en cas de non acclimatation de la biomasse. Le développement de la biomasse serait perturbé, et par conséquent l'efficacité du procédé.

En dépit de la mise en œuvre de traitements préliminaires (voir paragraphe 2.), une certaine quantité de ces métaux lourds, même à l’état de trace, se retrouve inévitablement dans les procédés biologiques. Les boues activées seraient capables d’adsorber et d'accumuler des métaux lourds présents dans les eaux à très faibles concentrations. Les phénomènes de précipitation semblent jouer un rôle prépondérant dans l'élimination du plomb.

Mais ces métaux lourds, même en faibles concentrations pourraient affecter la capacité d’adsorption des composés organiques par les boues activées. Il y aurait compétition entre les métaux et la matière organique pour l’adsorption sur les sites actifs des bioflocs. En effet l’élimination de la matière organique consiste en une adsorption rapide sur les flocs de boues suivie de leur dégradation métabolique. Les ions métalliques n’auraient donc pas dans ce mécanisme d’action inhibitrice toxique sur les micro-organismes à proprement parler. Ce phénomène affecterait l’abattement de DCO, en particulier pour des temps de séjour hydrauliques faibles.

 

2. Traitement des métaux lourds en amont de la STEP

Les métaux lourds ne peuvent pas être détruits : il est nécessaire de les récupérer et de les réutiliser pour éviter qu'ils ne soient rejetés dans l'environnement. Les autres méthodes conduisent à les transférer entre les différents milieux (eaux usées, air pollué, décharge).

Pour respecter les meilleures techniques disponibles dans ce domaine, des mesures sont proposées:

- séparer autant que possible les eaux usées contenant des métaux lourds
- traiter
à la source les flux d'eaux usées séparés avant de les mélanger à d'autres flux
- utiliser
des techniques qui permettent une récupération maximale
- faciliter l'élimination des métaux lourds par un post-traitement final dans une station d'épuration, suivi le cas échéant d'un traitement des boues (BREF CWW).

Les technologies disponibles pour l’élimination des métaux lourds dans les eaux usées sont la précipitation chimique, l’adsorption sur charbon, l’échange d’ion et l’osmose inverse. La précipitation est la plus communément utilisée pour la plupart des métaux, en particulier pour le plomb. Il faut noter qu'il reste toujours une trace de ces éléments métalliques dans l'eau après traitement.

La précipitation peut être utilisée « directement à la source [de pollution] pour éliminer le plus efficacement possible les métaux lourds afin d’éviter une dilution par des flux non contaminés. Une séparation liquide solide est ajoutée afin de récupérer les précipités et extraire ainsi les composés visés. La performance de cette opération dépend de plusieurs facteurs, et notamment : le pH, la qualité du mélange, le choix du réactif, la température, le temps de séjour pour l’étape de précipitation, etc.

Pour la plupart, les métaux lourds peuvent être précipités sous forme d’hydroxydes ou de sulfures. Les précipités d’hydroxyde résultent de l’utilisation de chaux ou de soude au pH correspondant à la solubilité minimale, qui dépend du métal en question, mais aussi des constituants présents dans l’eau. En pratique les concentrations résiduelles en métaux qui sont atteignables dépendent de la nature et de la concentration de la matière organique dans l’eau, mais aussi de la température. Au vu des nombreuses incertitudes sur ce traitement, il est nécessaire de réaliser des tests en laboratoire et/ou des essais pilotes pour déterminer les quantités et les performances du traitement.

On peut aussi noter que le traitement du phosphore par précipitation chimique peut conduire à la co-précipitation des métaux lourds. De plus, la précipitation chimique peut empêcher la digestion anaérobie pour la stabilisation des boues en raison de la haute toxicité des précipités de métaux lourds (Metcalf & Eddy). Notre objectif serait ici d’éliminer ces métaux lourds avant leur arrivée en station d’épuration : on limiterait ainsi la co-précipitation, permettant le traitement anaérobie des boues par la suite.

 


Bibliographie

Battistoni, P., Fava, G., & Ruello, M. (1993). Heavy metal shock load in activated sludge uptake and toxic effects. Water Research, 821-827.

Commission Européenne. (Février 2003). Document de référence sur les meilleures techniques disponibles : Systèmes communs de traitement des eaux et gaz résiduaires de l'industie chimique.

ESME. Précipitation des métaux. Consulté le 11/03/2015. Récupéré sur Site de l'ESME: http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich9_8.htm

Legret, M. (1994). Les métaux lourds dans les boues de stations d'épuration. Valorisation agricole et extraction des métaux toxiques. Bulletin de liaison Labo Ponts et Chaussées, pp. 35-40.

Metcalf & Eddy Inc., Tchobanoglous, G., Burton, F., & Stensel, H. (2002). Wastewater Engineering : Treatment and Reuse, Fourth Edition. McGraw Hill Higher Education.

You, S., Tsai, Y.-P., & Huang, R.-Y. (2009). Effect of heavy metals on nitrification performance in different activated sludge processes. Journal of Hazardous Materials, 987-994.