Réseaux d’assainissement – Fonctionnement, gestion et innovation

« À l’échelle mondiale, 80 % des eaux usées sont probablement libérées dans l’environnement sans traitement approprié », peut-on lire dans le rapport mondial 2017 des Nations Unies sur la mise en valeur des ressources en eau. Polluées et porteuses de pathogènes, elles sont une menace pour  la santé humaine et l’environnement.

Artère vitale pour notre santé et notre planète, l’assainissement des eaux usées est un enjeu majeur pour les collectivités, un impératif face à l’urbanisation galopante et aux défis environnementaux croissants.

Qu’elles soient domestiques, industrielles ou agricoles, les activités humaines génèrent en effet des eaux chargées de divers polluants et agents pathogènes, parmi lesquels des résidus médicamenteux, des hydrocarbures, des solvants ou encore des différents germes.

Si elles n’étaient pas collectées et traitées, nous connaîtrions sans aucun doute de nouvelles épidémies de peste, de choléra ou de typhus. Quant à la santé des milieux aquatiques et de l’environnement de manière générale, elle serait en grand danger.

C’est donc pour des questions de santé publique et de préservation de l’environnement que l’assainissement est essentiel. Cependant, les réseaux sont aujourd’hui surchargés, détériorant rapidement les infrastructures urbaines. Un soin tout particulier doit ainsi leur être apporté. Les nombreuses innovations dans le domaine leur permettent de rester fiables, efficaces et performants.

Tour d’horizon.

Trois catégories d’eaux « usées »

Pour bien comprendre le fonctionnement d’un réseau d’assainissement, il faut d’abord distinguer les différentes catégories d’eaux destinées à être traitées :

• Les eaux usées domestiquessont les eaux souillées lors des divers usages domestiques. Elles englobent les eaux-vannes (rejet des toilettes) et les eaux grises (rejet du lavabo, évier, lave-linge ou lave-vaisselle) et sont chargées de détergents, savons, graisses, solvants, matières organiques azotées et phosphorées ou germes.
• Les effluents industriels sont issues de la production et contiennent des matières organiques azotées ou phosphorées, mais également des produits toxiques, solvants, métaux lourds, hydrocarbures, etc. Le traitement des eaux usées industrielles est donc un enjeu de taille.
• Les eaux pluviales ne sont pas à proprement parler « usées ». Mais elles sont généralement collectées et traitées en raison de leur pollution. Elles se chargent en effet de divers polluants, soit au contact de l’air (fumées industrielles, résidus de pesticides, etc.) soit par ruissellement sur les sols artificialisés (toits, routes, parkings, etc.) contenant de l’huile de vidange, du carburant, des métaux lourds ou des résidus de pneus, par exemple.

Deux types de réseaux d’assainissement

Ces différentes eaux sont collectées et traitées grâce à la mise en place d’un ensemble de canalisations et d’installations de traitement : le réseau d’assainissement. On en distingue deux grands types :

L’assainissement collectif (également dit « tout-à-l’égout ») est un système d’assainissement dans lequel les eaux usées de plusieurs habitations sont collectées et acheminées, via l’ensemble de canalisations, vers la station de traitement ou d’épuration. Le réseau peut être unitaire (eaux usées et eaux pluviales sont collectées et acheminées ensemble vers la station) ou séparatif (elles sont collectées et épurées séparément). C’est ce second système qui est privilégié pour éviter la surcharge des stations et le rejet d’eaux non traitées dans le milieu naturel. L’assainissement collectif est un service public. Il est présent dans les communes où les habitations sont proches les unes des autres et permet à la fois de réduire les coûts de traitement et d’en améliorer l’efficacité.

L’assainissement non collectif (ANC) concerne les installations individuelles de traitement des eaux usées domestiques. Le raccordement au système collectif n’est en effet pas toujours possible ou se trouve être trop coûteux. Dans ce cas, l’habitation qui n’est pas raccordée au réseau public est équipée d’une installation qui lui est propre, un assainissement dit « autonome » ou « individuel ». Il s’agit généralement d’une fosse septique (collecte des eaux-vannes) ou d’une fosse toutes eaux (collecte des eaux-vannes et grises), reliée à une micro station d’épuration ou à un système de filtration par épandage.

Les principaux ouvrages d’un réseau d’assainissement

Au-delà des collecteurs (canalisations), de nombreux autres ouvrages sont essentiels au bon fonctionnement d’un réseau d’assainissement :

• Le séparateur d’hydrocarbures s’appuie sur la différence de densité entre l’eau et les hydrocarbures. Grâce à un système de filtre coalesceur, il permet aux gouttelettes d’hydrocarbure de se rassembler pour former de plus grosses gouttes dont la densité est alors inférieure à celle de l’eau. Celles-ci remontent ainsi à la surface où elles se retrouvent piégées et peuvent être séparées.
• Le séparateur à graisse est essentiellement utilisé pour épurer les eaux issues de la restauration ou de l’industrie alimentaire et agroalimentaire. Il repose sur le principe de flottaison des graisses, de leur agglomération et solidification en surface lorsqu’elles sont maintenues en condition de stagnation, à l’air libre et à température ambiante.
• La pompe de relevage et la pompe de refoulement: la pompe de relevage permet de « relever » les eaux usées lorsque celles-ci se trouvent à un niveau inférieur au réseau d’assainissement situé à proximité et que leur écoulement naturel par gravité n’est pas possible. La pompe de refoulement augmente la pression du liquide facilitant son transport sur de longues distances et évitant les risques de retour gravitaire.
• La boîte de branchement permet la jonction entre le réseau public et les canalisations secondaires qui desservent les habitations. Un réseau d’assainissement comprend généralement autant de branchements que d’habitations.
• Le regard de visite est un accès qui permet de contrôler et entretenir le système d’assainissement.

Pathologies, inspection et techniques de réhabilitation des réseaux

Un réseau d’assainissement peut présenter diverses anomalies (obstruction ou blocage, fuite, entartrage, corrosion, affaissement, infiltration ou exfiltration, etc.), dues à des infrastructures vieillissantes, à un manque d’entretien, aux conditions environnementales et climatiques ou encore à des dysfonctionnements. Pour cette raison, des contrôles réguliers sont effectués et des travaux de réhabilitation peuvent être nécessaires.

Conformément à l’arrêté du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d’assainissement, la collectivité responsable du réseau veille ainsi à la mise en place d’un « dispositif d’autosurveillance et en transmet les résultats au service en charge du contrôle et à l’agence de l’eau » avant de faire effectuer les réparations.

Inspecter les réseaux d’assainissement

Différentes méthodes d’auscultation sont alors utilisées pour effectuer ce contrôle régulier, de manière précise et efficace. Les innovations récentes ont permis de réduire les risques pour les agents et d’améliorer l’efficacité de ces contrôles. Parmi elles :

• La caméra optique ou thermique (installée sur un drone, par exemple) fournit des données qui permettent de localiser avec précision les défauts structurels et/ou fonctionnels. Cette technique cible essentiellement l’état interne des canalisations, le raccordement des branchements ou les éventuelles infiltrations.
• La corrélation acoustique est une autre méthode de contrôle qui permet quant à elle de localiser les fuites dans les conduites d’eau. Elle consiste à analyser, à l’aide d’émetteurs et de capteurs de signaux sonores, les temps de transit des ondes sonores à travers le liquide et entre plusieurs points stratégiques.
• La technologie LiDAR (également installée sur des drones) utilise des faisceaux laser pour scanner les infrastructures souterraines des réseaux. Elle permet de les cartographier en 3D, mais également de faire un diagnostic de l’état du réseau en détectant les éventuels déformations, affaissements ou ruptures de conduites, par exemple.
• La SewerBall, mise au point par SUEZ, est une petite balle de 10 cm de diamètre qui, lorsqu’elle dérive dans les réseaux d’assainissement, est capable d’analyser quatre paramètres physico-chimiques (pH, température, conductivité et potentiel redox) permettant d’identifier et de localiser l’infiltration d’eaux parasites (pluviales, usées industrielles ou saumâtres, par exemple).

… puis les réhabiliter

En fonction de l’état et de la dimension des ouvrages, de la nature des matériaux, de la nature et de la qualité des sols environnants ou des objectifs recherchés, le service en charge des travaux peut mettre en œuvre différentes techniques de réhabilitation des canalisations souterraines.

La dépose/repose consiste à remplacer le collecteur endommagé par un collecteur neuf. Pour cela, une tranchée est évidemment nécessaire et peut engendrer de multiples nuisances pour les riverains. D’autres moyens se sont donc développés pour permettre d’effectuer les travaux sans tranchées et de manière non destructive.

C’est le cas de la réparation par béton projeté sur la paroi à l’aide d’une lance et sous l’impulsion d’un jet d’air comprimé, du chemisage qui consiste en la mise en place d’un revêtement interne, généralement constitué de textile et de résine, sur tout ou partie de la paroi, du tubage, une méthode d’insertion d’une conduite de diamètre inférieur à l’intérieur de la canalisation existante, ou de la technique de tubage après éclatement par laquelle le collecteur endommagé est brisé à l’aide d’un obus éclateur ou d’un éclateur hydraulique et remplacé par un nouveau collecteur simultanément à l’avancée de l’appareil.

Innovation et gestion des réseaux d’assainissement

Les innovations technologiques et méthodologiques en matière de gestion des réseaux ne cessent ainsi de se développer afin d’en améliorer l’efficacité, la durabilité et la résilience, tout en préservant l’environnement et la santé humaine. Elles comprennent la mise en place de pratiques :

• De traitements avancés des eaux uséesafin d’éliminer efficacement les contaminants.
• De réutilisation des eaux usées (irrigation agricole, arrosage des espaces verts, nettoyage de véhicules, applications industrielles) et des boues d’épuration (épandage, compostage, revalorisation énergétique).
• De gestion intégrée des eaux pluviales pour atténuer les effets du ruissellement urbain, améliorer la qualité des eaux de surface ou recharger les nappes phréatiques (toits verts, bassins de rétention, chaussées et parkings perméables).
• De l’utilisation de matériaux durablespermettant d’augmenter l’efficacité et la durabilité des collecteurs (PEHD ou polyéthylène haute densité, capable de résister à la corrosion, à l’abrasion et aux produits chimiques, par exemple).
• De l’intelligence artificielle et de l’internet des objets permettant l’utilisation de données en temps réel (débits, niveaux ou qualité des eaux, par exemple) et d’anticiper, voire prévenir des problèmes potentiels. On peut noter le logiciel AQUADVANCED®, développé par SUEZ, qui traite les données météorologiques comme celles fournies par des capteurs installés sur le réseau. L’analyse de ces données permet à la fois « d’anticiper et prévenir les inondations, maîtriser la qualité des rejets dans le milieu récepteur, tout en optimisant les infrastructures de régulation et de traitement existantes. »

Des réseaux d’assainissement au cœur du développement durable

L’efficacité des réseaux d’assainissement est primordiale. Ceux-ci font donc l’objet d’une surveillance régulière afin d’éviter tout impact négatif. Les récentes innovations et les nouvelles technologies en permettent aujourd’hui une meilleure gestion, tant en matière de durabilité que d’efficacité énergétique et de réduction de l’impact sur l’environnement. L’optimisation des réseaux d’assainissement s’inscrit donc pleinement dans une démarche de développement durable.

Événement international de référence des solutions environnementales pour l’industrie, la ville et les territoires depuis 45 ans, Pollutec est le lieu de rencontre des acteurs de la transition écologique. Un lieu d’échange, de partage et de découverte des dernières innovations, dont celles relatives à la gestion de l’assainissement.