En contrebas du lotissement du golf, un chantier est à l'œuvre pour l'agrandissement et la rénovation de la station d'épuration, saturée depuis longtemps en raison de l'accroissement démographique des deux villages d'Arcangues et de Bassussarry et du pic d'occupation estival. Le dessin ci-contre montre la disposition finale des lieux lorsque le transfert de l'ancien système vers le nouveau aura été effectué, et que l'on aura démoli les structures devenues inutiles, soit un grand bassin et un bâtiment technique. Pendant quelque temps encore, les deux systèmes travaillent en parallèle, afin de ne pas interrompre le service d'assainissement des eaux usées. L'inauguration du site aura lieu l'été prochain. Constituant une première en France, c'est la méthode de filtration des eaux usées par membranes planes, déjà éprouvée ailleurs en Europe, qui a été choisie par le syndicat d'assainissement des eaux usées URA. A l'occasion de la mise en place des neuf modules de membranes planes, Ferdinand Daguerre, président du syndicat URA, a invité les maires et conseillers municipaux des deux communes, ainsi que les représentants des administrations et entreprises concernées, afin de communiquer sur ce procédé unique en France et montrer l'intérêt de cette technique novatrice, sa compacité, l'économie d'énergie qu'elle génère, l'absence de recours aux produits chimiques, sa facilité d'utilisation ...

Le montant élevé des travaux (2,6 millions d'euros) est supporté à 40% par le syndicat URA qui regroupe 17 communes, soit 19 000 usagers pour 50 000 habitants. Ce budget est intégré depuis 2006 dans un programme de rénovation de la moitié des stations d'épuration du syndicat (huit) devenues obsolètes et de capacité insuffisante. A Guéthary, la Communauté de Communes Sud Pays Basque a opté pour le procédé de filtration par fibres creuses pour protéger la qualité des eaux de baignade et elle a mis en place en même temps un émissaire en mer (dont SAFEGE a été le Maître d'Oeuvre) pour rejeter les eaux traitées de sa station d'épuration au large. La réalisation de ce projet à Bassussarry permettra d'avancer dans l'application des objectifs inscrits dans la loi sur l'eau, également de 2006, qui prône l'atteinte d'un bon état écologique des eaux de surface à l'horizon 2015. Comme le souligne Paul Baudry, le maire de Bassussarry, le syndicat URA devra dans un second temps procéder à la réfection des réseaux de collecte des eaux usées, où des branchements erronés avec des conduites d'eaux pluviales provoquent la saturation des unités de traitement lors des précipitations trop importantes. D'autre part, les conduites obsolètes sont percées ou détériorées par endroits et leur contenu se déverse dans l'environnement et le pollue. - Photo : Ferdinand Daguerre, président du syndicat URA et Paul Baudry, maire de Bassussarry et président de la communauté de communes Errobi -

Jacques Debuire, le PDG de Loïra, l'entreprise conceptrice de la nouvelle station d'épuration, soulève un autre problème. Une unité de traitement, aussi perfectionnée soit-elle, ne peut faire l'économie de l'apprentissage d'un meilleur comportement par les usagers. Nombre de produits ménagers sont toxiques : utilisés pour l'entretien, le bricolage, le jardinage, ils contiennent du toluène, du benzène, du lindane, de l'acide citrique, de la soude. Parmi les plus nocifs figurent certaines catégories d'insecticides, les colles à base de cétones ou d'éthylène glycol, les décapants, certains désodorisants d'intérieur et les blocs déodorants pour WC. On peut y ajouter les solvants, acides, sels métalliques, produits chimiques de laboratoire, peintures..., ainsi que tous produits explosifs, corrosifs, toxiques, irritants, facilement comburants, inflammables... Les résidus de peinture, les débouche-évier, les résines et autres produits toxiques rejetés dans le circuit des eaux usées perturbent le fonctionnement des stations d'épuration, polluent les rivières et engendrent la disparition d'espèces aquatiques. - Photo : Ferdinand Daguerre devant un des kits de membranes planes qui va être déposé à l'intérieur d'une des cuves du bassin biologique -

Attention aux huiles alimentaires (de friture par exemple) !!! Leur rejet dans les égouts perturbe le fonctionnement des réseaux (colmatage, dégradation) et diminue la capacité de traitement des stations d'épuration. En s’écoulant avec l’eau de l’évier, l’huile peut :
> se solidifier avant l’eau et boucher les canalisations ;
> empêcher l’oxygénation de l’eau et provoquer la disparition par " asphyxie " des bactéries (capitales dans les stations d’épuration), plantes, poissons, …
> entraîner des coûts supplémentaires de traitement de l’eau du fait de sa non-miscibilité avec l’eau.

Revenons au procédé de filtration par membranes planes. Nicolas Heinen, directeur technique de l'usine danoise de Naskov qui fournit ces membranes et fait partie du groupe suédois Alfa Laval, s'est déplacé spécialement pour surveiller leur installation et nous explique leur fonctionnement. Chacun des 9 kits de membranes planes, disposées parallèlement à l'intérieur d'un cadre comme un millefeuille, constitue une surface de traitement de 500 m². Au total, ces 4000 m² de membranes permettront de purifier 2000 m3 d'eaux usées par jour. L'eau qui en résulte est déversée à l'heure actuelle intégralement dans le ruisseau Urdains qui se jette dans la Nive. Avec les membranes, elle deviendra de très bonne qualité environnementale (75% des caractéristiques d'une eau potable) et pourra être réutilisée telle quelle pour l'irrigation du golf voisin de Bassussarry. Néanmoins, par mesure de précaution, elle subira un traitement supplémentaire aux rayons ultra-violets. Bernard Oyharçabal, directeur d'agence de la SAFEGE, le maître d'oeuvre, souligne la forte volonté politique qui a prévalu au niveau du syndicat URA pour le choix de cette technique. Celle-ci assure des économies importantes tout en rejetant une eau de grande qualité dans l'Urdainz, mais surtout, après désinfection de sécurité, elle permettra d'envoyer cette eau traitée vers le golf de Bassussarry. Les golfs sont des activités consommatrices d'eau et la réutilisation des eaux traitées est une voie encore peu utilisée en France, car les contraintes pour y parvenir sont difficiles à surmonter !!

Nicolas Heinen signale qu'il suffirait d'ajouter un seul traitement supplémentaire pour que l'eau purifiée devienne potable, et le circuit pourrait être bouclé, comme il l'est dans la station spatiale internationale en orbite autour de la Terre, où l'eau est récupérée et réutilisée après purification. Il souligne les difficultés d'obtention des autorisations pour installer ce "nouveau" procédé. En réalité, les membranes sont utilisées depuis les années 50 - 60 dans l'industrie où chaque branche a ses propres organismes d'homologation et ses propres critères de qualité, que ce soit l'industrie chimique, pharmaceutique, alimentaire, celle de production des plastiques, etc. Il en est de même dans le domaine d'application plus récent du traitement des eaux. Il faut donc à chaque fois prouver la fiabilité du système, le soumettre à des tests, rédiger des dossiers descriptifs... Pourtant, remarque-t-il, les stations d'épuration fonctionnent dans des conditions bien moins dures (pour les membranes) que dans l'industrie, à température ambiante, pression normale, de même que le PH. Il en résulte une durée de vie des membranes estimée à dix ans, au lieu de deux ans pour l'industrie. - En France, Cargill produit de la pectine à partir de marcs de pommes et d'écorces de citrons à Redon, en Bretagne, dans une usine qui utilise aussi le procédé membranaire de filtration. -

A la base du millefeuille de membranes planes disposées verticalement sur leur tranche se trouvent des aérateurs. Ce sont des tubes perforés où circule de l'air dont les bulles en montant vers la surface créent des tourbillons qui entraînent le liquide de la cuve en sens inverse. Chaque membrane comporte des perforations dont le diamètre correspond au degré de séparation souhaité, soit 0,2 micron, taille inférieure à la largeur d'une bactérie (0,5 à 3 µm) - mais généralement, elles sont regroupées en colonies -. L'ultrafiltration pour le traitement de l'eau est, comme dans l'industrie, un système de filtration par membrane microporeuse. Ces membranes sont dites basses pressions du fait que la pression transmembranaire est de l’ordre de 0,2 à 2 bars. En eau potable, l'ultrafiltration est caractérisée par un seuil de coupure de l'ordre de 0,01 µm. Toutes les molécules de taille supérieure sont stoppées (pollens, algues, parasites, bactéries, virus, germes et grosses molécules organiques), laissant filtrer à l’arrivée une eau parfaitement clarifiée et désinfectée sans utilisation de produits chimiques. Procédé universel qui peut être installé seul ou intégré dans une chaîne de traitement plus complexe, l’ultrafiltration clarifie et désinfecte l’eau en une seule étape. Dans les laiteries, le pouvoir de séparation est plus important que dans une station d'épuration des eaux usées, les membranes effectuent une nanofiltration sous une pression de 3 à 20 bars pour retenir des molécules encore plus fines. En matière de désalinisation de l'eau de mer, c'est le procédé de l'osmose inverse qui est nécessaire pour obtenir de l'eau douce (avec des membranes différentes fabriquées sur d'autres machines), sous une pression de 50 à 80 bars.

Chaque membrane plane est formée d'un support rigide en polymère (polypropylène - polyester) - un plastique alvéolaire perforé de 7 mm d'épaisseur - sur lequel on soude par ultrasons de part et d'autre en sandwich un film formé d'un autre polymère (du teflon) qui a été extrudé avec un solvant qui s'évapore en laissant des trous de la taille désirée. La membrane devient alors microporeuse (les trous ne sont pas percés par une machine). L'eau filtrée par les membranes est conduite le long du support interne d'où elle s'écoule par un circuit d'évacuation. Un mètre carré de membrane permet de traiter 20 litres d'eau à l'heure. Les 9 kits dépassent donc largement les besoins actuels des deux villages. La filtration est interrompue toutes les dix minutes pour récupérer les boues résiduelles empêchées de passer par les micropores et qui se déposent sur les membranes.

Le plus gros problème à résoudre, c'est la gestion de la production pendant la nuit, alors que le débit est quasiment nul. Dans cette station d'épuration, les neuf kits travailleront en parallèle, tous ensemble, ils ne peuvent travailler isolément, mais il est possible d'ajuster leur fonctionnement en fonction du volume à traiter avec un système de réglage de la pression. Si celle-ci diminue sur les membranes, le débit de traitement baisse d'autant, et inversement si elle augmente, le débit aussi. Un système très simple assure ce réglage, par simple gravité, au moyen du niveau liquide dans un petit réservoir externe annexé au bassin, en sortie de membranes. Le nettoyage de l'unité s'effectue par inversion du circuit (les eaux de nettoyage sortent et l'eau purifiée entre) avec de l'hypochlorite de sodium (eau de Javel) et de l'acide citrique. Contrairement à l'industrie, où le nettoyage s'effectue à 80°C avec de l'acide chlorhydrique, la station se nettoie à température ambiante.

La raison de la localisation de l'usine au Danemark est historique. Ce pays disposait depuis longtemps d'une très importante industrie sucrière. - Copenhague, comme les autres ports européens, avait accru son développement grâce au commerce avec le Nouveau Monde (les Amériques), et en l'occurrence, l'importation de cannes à sucre qui avait complété la source locale fournie par la culture des betteraves sucrières -. Cette industrie avait été amenée à améliorer progressivement ses procédés de séparation des jus. Elle construisit une usine dédiée à la création de nouveaux systèmes qu'elle inventait dans son unité de recherche intégrée. Elle diversifia par la suite les débouchés de cette usine vers d'autres branches d'activité, tout en poursuivant l'amélioration des systèmes de séparation et des machines qui les produisaient. Achetée par les Américains, elle revint dans l'escarcelle du groupe suédois Alfa Laval. Ce dernier possède des usines dans le monde entier, donc 5 en France qui fabriquent des échangeurs thermiques. Elle en a aussi en Chine, aux USA, en Inde. Ses concurrents sont américains et chinois.

Ce qui est dommage, nous confie Nicolas Heinen, c'est que Rhône Poulenc, en France, avait entrepris une démarche similaire que le groupe abandonna, faute d'en avoir perçu l'intérêt. La France perdit donc cette opportunité saisie par les Danois. A l'heure actuelle, il existe toute une gamme de membranes spécifiques suivant l'utilisation à laquelle elles sont dédiées. Comme les réglages des machines qui les produisent sont très longs, l'usine doit lancer la fabrication d'une membrane déterminée pour une durée minimale d'une semaine. Les kilomètres de membrane ainsi produits sur une largeur de 1,10 m sont enroulés, séchés, protégés dans de la glycérine et stockés jusqu'à leur livraison ultérieure. Puis on passe à la fabrication d'une autre qualité de membrane.

Nicolas Heinen invite tous ceux qui le souhaitent à venir visiter l'usine danoise. Nous n'avons pas peur de l'espionnage industriel ni de la concurrence, nous dit-il, car ce qui compte avant tout dans ce domaine, ce sont nos 20 ans d'expérience. Il n'est écrit nulle part comment faire une membrane. La fabrication des membranes planes nécessite un investissement très lourd au départ, qui est rentabilisé par la suite par les plus grandes quantités fabriquées dans un temps plus court. En ce qui concerne la protection de l'environnement, le polypropylène (dérivé du pétrole) peut être incinéré, il n'est donc pas (trop) néfaste. Une recherche est en cours pour remplacer à terme ces produits dérivés du pétrole par d'autres. Les produits cellulosiques ont été testés, mais ils résistent mal au PH et aux hautes températures. En stations d'épuration, la cellulose est "mangée" par les enzymes...

Nicolas Heinen rapporte une anecdote avec un producteur de whisky. Officiellement, il n'entre dans sa fabrication que de l'eau, du malt et de la levure. Mais quand il est allé contrôler l'état des membranes qui effectuaient la filtration, il a constaté un épais dépôt qu'il a aussitôt fait analyser : il était provoqué par l'addition d'un produit anti-mousse, que l'usine niait absolument avoir utilisé ! - C'était mauvais pour l'image de marque, et contredisait l'affirmation d'un produit parfaitement naturel dans leur publicité... - Ils ont dû finir par en convenir et cesser cette pratique, car l'anti-mousse bouchait les membranes en produisant une sorte de gelée qui les empêchait de fonctionner normalement.

Deux réseaux d'acheminement des eaux usées aboutissent à la station d'épuration d'Arcangues-Bassussarry, celui du lotissement du golf, par gravitation, et celui du quartier Pétripaule, par refoulement. Un premier traitement dans deux tamis rotatifs (les réservoirs bleus de la photo ci-dessus) permet l'isolation des cailloux et macro-déchets qui risqueraient d'endommager les membranes. Le débit d'arrivage et la concentration sont mesurés avant le stockage dans un bassin-tampon qui régularise le flux de traitement et amortit les pointes dues à l'arrivée d'eaux pluviales car la nouvelle unité travaille à débit constant. Ce bassin-tampon est l'ancien bassin d'aération de 550 m3 qui a été couvert et désodorisé.

Alors que l'ancien clarificateur qui sera démoli par la suite poursuit encore son activité de décantation des eaux usées, le traitement biologique fonctionne déjà dans le grand bassin d'aération qui vient d'être construit, avec les six kits de membranes déjà installés sur les neuf destinés à remplacer l'ancien système. Au-dessus de la vaste enceinte circulaire, une passerelle circule autour des cellules de béton alignées au centre, destinées à recevoir les kits de membranes planes. L'une d'elle a été vidangée pour y disposer un kit supplémentaire soulevé par une grue et lentement descendu dans l'orifice. Cette option d'isolement des cellules pour être vidangées permettra aussi le nettoyage plus à fond des membranes, qui est effectué en continu par la circulation d'air dans le liquide. Les boues excédentaires issues du traitement des eaux usées et qui ont été retenues à la surface des membranes sont collectées pour être traitées dans le bâtiment technique annexe.

Les caractéristiques techniques des nouvelles installations une fois terminées seront les suivantes : traitement possible des eaux usées de 8000 EH (équivalents habitants), 120 m3 d'eau claire parasite, 525 m3 d'eau de pluie admissible, 160 m3 à l'heure comme débit de pointe admissible. Lorsque l'eau traitée pourra être acheminée grâce à un poste de refoulement vers le golf situé plus haut sur la colline - les canalisations d'amenée devront faire l'objet d'un financement externe supplémentaire qui ne sera pas assuré par URA -, celle-ci pourra être stockée dans le bassin numéro 6 (un des petits lacs du golf). Elle aura subi préalablement un dernier traitement aux U.V. (rayons ultra-violets) car les membranes n'arrêtent pas tous les virus qui seront ainsi détruits par précaution (c'est une sécurité supplémentaire). L'eau non réutilisée sera rejetée directement dans le ruisseau Urdains en aval de la station.

Le bâtiment technique situé en marge des bassins contient à l'étage des salles de commandes, un laboratoire et les locaux sanitaires du personnel. En rez-de-chaussée se trouve l'unité de centrifugation des boues pour les déshydrater avant expédition dans un lieu de compostage. - Cependant, le recyclage de la boue résiduelle dans les cultures agricoles est fortement controversé, et carrément interdit dans certains Länder allemands. Une solution (coûteuse) serait de les traiter de façon à en extraire le biogaz, à partir duquel de l'énergie peut être produite -. Un des ingénieurs de la maîtrise d'oeuvre SAFEGE signale que l'on n'a pas pu construire un bâtiment bas sur un seul niveau en raison des caractéristiques du terrain dont la stabilité est inégale selon les endroits. Une attention particulière a été portée à l'aspect esthétique du bâtiment. Un aménagement paysager autour des bassins permettra une meilleure intégration. - Photo : Ferdinand Daguerre et Paul Baudry encadré par des conseillers municipaux d'Arcangues et de Bassussarry. -

Annexe : Personnes présentes à la visite de présentation des membranes :

Pour conclure temporairement sur ce sujet des membranes planes, il est intéressant de mettre en regard la très grande difficulté des ingénieurs et techniciens à concevoir et améliorer ces systèmes de filtration dont la fabrication a commencé voici une petite cinquantaine d'années, avec les membranes extrêmement perfectionnées du monde du vivant. C'est d'ailleurs cette "invention" des membranes, voilà quelque 3,5 milliards d'années, qui a généré la cellule, unité de base des organismes de la vie à partir de laquelle celle-ci s'est diversifiée. L'étendue de la marge de progrès afin ne serait-ce que d'approcher les propriétés complexes et changeantes dans le temps de ces membranes incite à la plus grande modestie sur nos propres réalisations...

...et voici un fait rapporté par Aristote qui amène à réfléchir sur nos techniques modernes et dispendieuses : Lorsqu'on met dans la mer un vase d'argile bien fermé de toutes parts, on remarque que l'eau qui y pénètre à travers les pores est de l'eau potable, et aussi pure que si elle avait été filtrée et débarrassée de ses parties salines (Météorologiques, lib. II, c. 2, sect. 17) ...

SOMMAIRE

 

 

Le syndicat d'assainissement URA invite les municipalités d'Arcangues et Bassussarry, administrations et entreprises concernées par la rénovation de la station d'épuration

Une première française :

Filtration par membranes planes à la station d'épuration d'Arcangues-Bassussarry
Jeudi 7 janvier 2010

 

Dossier réalisé par Cathy Constant-Elissagaray et validé par Bernard Oyharçabal, directeur d'agence de SAFEGE, maître d'oeuvre du projet ci-dessus.