Le dossier du mois

Polluants dans les eaux résiduaires urbaines
et qualité des rejets

Les eaux résiduaires urbaines constituent une source potentielle de contamination du milieu. Qu'advient-il des substances polluantes en milieu urbain, depuis l'entrée dans le réseau d'assainissement jusqu'au rejet de la station ?

Ce dossier de « Techniques Sciences Méthodes » dans l'édition n° 4 de 2012 présente des travaux issus de la phase 3 d'OPUR, « l'Observatoire des polluants urbains ». Une attention particulière est portée au comportement des polluants prioritaires de la directive cadre sur l'eau (phtalates...) et aux contaminants biologiques le long des filières de traitement des eaux résiduaires urbaines.

Contaminants dans les eaux résiduaires urbaines et qualité des rejets : approches méthodologiques d’OPUR 3
Par J. Gasperi, F. Lucas, R. Moilleron, G. Varrault, J.-M. Mouchel, G. Chebbo

La troisième phase d’OPUR (OPUR 3, 2007-2011) s’est inscrite dans la continuité des actions de recherche menées depuis 1994 sur les sources et les transferts des contaminants dans les bassins versants urbanisés. Elle visait, d’une part, à analyser les polluants véhiculés par les eaux pluviales dans des zones drainées par des systèmes séparatifs (du périurbain jusqu’à l’urbain dense), mais également à approfondir certaines connaissances sur les eaux résiduaires urbaines dans les zones urbaines denses drainées par des réseaux unitaires. Le présent article vise à synthétiser l’ensemble des travaux réalisés sur les eaux résiduaires urbaines et à présenter les différentes approches méthodologiques déployées au cours d’OPUR 3. Ces travaux se structurent selon trois thématiques :
– la qualité physico-chimique des eaux résiduaires urbaines ;
– l’efficacité des filières de traitement vis-à-vis des contaminants chimiques et biologiques ;
– et, enfin, la qualité des rejets et leur impact sur le milieu récepteur.

Devenir des phtalates en milieu urbain : de l’égout au rejet de la station d’épuration
Par A. Bergé, J. Gasperi, V. Rocher, A. Coursimault, R. Moilleron

Ce travail restitue les résultats sur la qualité, à la fois, des eaux usées transitant dans les grands émissaires d'une agglomération, des effluents en entrée et des eaux en sortie de station d’épuration. Sa finalité est :
– d’établir un état des lieux de la contamination par les phtalates dans un bassin versant urbain fortement anthropien ;
– et de déterminer l’efficacité de différents procèdes d’épuration (décantation physico-chimique lamellaire et biofiltration) vis-à-vis de ces composés.

Les concentrations, pour ces derniers, fluctuent dans les émissaires entre 0,60 et 3,91 mg/L pour le phtalate de di-n-butyle (DnBP) et le phtalate de benzylbutyle (BBP), et entre 5,23 et 161 mg/L pour le phtalate de diethyle (DEP) et le phtalate de diethylhexyle (DEHP). Les concentrations pour ces mêmes composés fluctuent entre 0,97 et 6,01 mg/L, et entre 7,00 et 71,88 mg/L dans les eaux brutes en entrée de station.

Pour le DEHP, la concentration dans les eaux épurées (2,30 mg/L) dépasse la norme de qualité environnementale (NQE) en vigueur (1,30 mg/L) définie pour le milieu récepteur. Toutefois, la dilution de ces eaux dans le milieu récepteur atténuera l’impact de ce composé sur la faune et la flore locales.

Enfin, une part significative de la pollution (> 83 % pour tous les composés) est éliminée lors de la décantation physico-chimique lamellaire et de la biofiltration, avec une décantation lamellaire qui favorisera l’élimination des composés lourds (DEHP, DnBP et BBP) et une biofiltration qui éliminera principalement des composés légers comme le DEP.

Substances prioritaires dans les rejets urbains de temps de pluie
Par J. Gasperi, M. Cladière, S. Zgheib, V. Rocher, R. Moilleron, G. Chebbo

Cet article restitue les résultats obtenus sur la qualité des rejets urbains de temps de pluie (RUTP). Sa finalité est d’examiner l’occurrence des substances prioritaires dans ce type de rejet et l’importance de leur concentration comparativement aux eaux usées ou aux eaux de ruissellement. Cette étude confirme avant tout qu’un nombre important de substances prioritaires sont présentes dans les RUTP. Parmi les 88 substances recherchées, 49 ont été détectées dans les RUTP, la plupart étant aussi détectées dans les eaux usées ou les eaux de ruissellement. Pour la majorité des composés organiques, les concentrations totales fluctuent typiquement entre 0,01 et 1 g/L, tandis que les métaux présentent des concentrations supérieures a 10 g/L. En dépit de l’ubiquité des molécules, des différences significatives apparaissent en termes de concentrations ou de profils entre les RUTP, les eaux usées et les eaux de ruissellement. Pour la plupart des polluants organiques hydrophobes et des métaux particulaires, les concentrations des RUTP excèdent les concentrations observées pour les eaux usées et les eaux de ruissellement, ce qui est dû a la remise en suspension des dépôts formés au sein du réseau. Pour les pesticides et le Zn, les eaux de ruissellement semblent contribuer majoritairement à la pollution observée dans les RUTP, tandis que les eaux usées demeurent la source majoritaire de composés organiques volatils. De manière assez surprenante, des concentrations en DEHP et en organoétains comparables ont été observées entre tous les types d’eau. La dernière partie de cette étude comparant les niveaux observés dans les RUTP aux normes de qualité environnementales souligne un risque important pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les organoétains et les chloroalcanes.

Variabilité de la qualité microbiologique des eaux usées brutes dans une grande agglomération
Par F. Lucas, A. Gonçalves, P. Servais, V. Rocher, S. Masnada, C. Therial, L. Lesage, J.-M. Mouchel

La qualité microbiologique des eaux résiduaires urbaines présente des enjeux environnementaux, sanitaires et politiques importants. Toutefois, il existe peu de connaissance sur la variabilité de la qualité des eaux usées non traitées. Cette étude a pour but d’évaluer la variabilité microbiologique des eaux usées alimentant plusieurs stations d’épuration d'une grande agglomération et d’évaluer l’impact de cette variabilité sur l’efficacité du traitement. Les indicateurs de contamination fécale (Escherichia coli et entérocoques intestinaux) et leur répartition sur les phases sédimentables et libres ont été analysés dans trois stations d’épuration par temps sec et par temps de pluie. Nos résultats montrent que les abondances en indicateurs bactériens fécaux fluctuent en fonction de la configuration du réseau d’assainissement et des conditions hydrologiques. Par temps de pluie, une dilution significative des indicateurs peut être observée, ainsi qu’une augmentation de la fraction sédimentable. L’abattement par traitement primaire et secondaire des entérocoques est lié aux densités en entérocoques dans les eaux usées brutes. Toutefois, les variations de débits et les conditions d’exploitation influencent également l’efficacité des abattements des deux indicateurs.

Vers une nouvelle méthode de détermination des métaux labiles dans les milieux aquatiques
Par G. Varrault, V. Rocher, G. Bracmort, Y. Louis, Z. Matar

Il est désormais admis que pour évaluer à court terme l’impact des métaux sur les organismes vivants dans les systèmes aquatiques, il est nécessaire d’estimer la fraction de métal biodisponible. Plusieurs techniques existent comme, notamment, la méthode du Diffusive Gradient in Thin film (DGT) qui permet la mesure de la fraction labile des complexes métalliques. Cependant, cette méthode est par nature une méthode intégrative et n’est donc pas adaptée aux mesures ponctuelles de métaux labiles. L’objectif de cette étude est d’optimiser et de valider une méthode simple de détermination des concentrations en métaux labiles. Pour cela, nous avons choisi l’utilisation de disques chélatants constitués d’un polymère (polystyrène divinylbenzène) fonctionnalisé par des groupements iminodiacétiques (IDA) chélatants semblables à ceux utilisés par la méthode DGT. L’originalité, ici, est d’utiliser ces groupements sous forme de disques chélatants qui se présentent et s’utilisent exactement comme de simples disques filtrants. L’échantillon filtré à analyser est introduit dans le disque chélatant ; les groupements IDA retiennent par complexation les métaux labiles en laissant passer les complexes métalliques inertes. La concentration en métal "inerte" est déterminée dans l’effluent de disque (solution de sortie) et donne accès à la concentration en formes labiles par soustraction à celle en métal dissous total. Ce principe et cet usage très simples sont compatibles, d’une part, avec un transfert vers le milieu opérationnel et, d’autre part, avec des mesures ponctuelles.

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