Gestions des boues de station d'épuration

Gestion des boues de stations d’épuration

Co traitement avec les déchets ménagers

EN

QU

ÊTE

Série Technique

DT 52

Novembre 2012

AMORCE Gestion des boues de stations d’épuration - DT 52 sur 41

Etat des lieux de la gestion des boues de STEP en France

INTRODUCTION ......................................................................................................... 3 I CADRE REGLEMENTAIRE ET TECHNIQUE DE LA GESTION DES BOUES DE STEP EN FRANCE

1- Contexte législatif et réglementaire ...................................................................... 4

1-1 Epuration des eaux usées .............................................................................. 4 1-2 Statut des boues ............................................................................................ 4 1-3 Différentes filières de valorisation / élimination des boues ............................. 5

2- Procédés de traitement des boues ...................................................................... 7

2-1 Épaississement .............................................................................................. 7 2-2 Stabilisation et hygiénisation .......................................................................... 8 2-3 Déshydratation ............................................................................................... 9 2-4 Séchage ......................................................................................................... 9

3- Valorisation et élimination .................................................................................. 10

3-1 Epandage ..................................................................................................... 11 3-2 Incinération ................................................................................................... 11 3-3 Stockage ...................................................................................................... 12 3-4 Solutions alternatives ................................................................................... 12

II ENQUETE SUR LA GESTION DES BOUES

1- Généralités ...................................................................................................... 14 2- Traitement sur station d’épuration ................................................................... 15

2-1 Traitement des boues ................................................................................... 15 2-2 Origine des eaux usées ................................................................................ 16 2-3 Techniques de traitement ............................................................................. 17 2-4 Transport des boues .................................................................................... 18

3- Valorisation /élimination des boues ................................................................. 18

3-1 Épandage ..................................................................................................... 20 3-2 Compostage - Méthanisation ....................................................................... 24 3-3 Valorisation énergétique - Stockage ............................................................ 26 3-4 Prix de valorisation / élimination ................................................................... 28

CONCLUSION ........................................................................................................... 29 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................... 30 GLOSSAIRE .............................................................................................................. 32 ANNEXES ................................................................................................................. 34


INTRODUCTION En France, la grande majorité des eaux usées est traitée par des techniques biologiques, qui utilisent les bactéries naturellement présentes dans l’eau. A la sortie des stations d’épuration (STEP), les eaux traitées sont rejetées dans le milieu naturel, et les matières en suspension, récupérées sous formes de boues, sont traitées, valorisées et/ou éliminées. En 2010, le gisement de boues produites par les STEP urbaines avoisinait 1,1 million de tonnes de matières sèches (MS), une quantité qui se stabilise ces dernières années par rapport à l’augmentation observée entre 1999 et 2007 (Figure 1). Ce phénomène est principalement dû à l’accroissement démographique, à l’efficacité croissante des stations d’épuration urbaines et à l'augmentation du taux de raccordement aux réseaux d'assainissement collectif.

Figure 1 : Evolution de la production des boues de STEP en France entre 1998 et 2010 (D’après : Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie, 2010)

La valorisation des boues en agriculture présente un intérêt agronomique pour les sols car elles contiennent une teneur élevée en matière organique et en éléments fertilisants. Cependant, elles peuvent aussi contenir des substances indésirables telles que des Eléments Traces Métalliques (ETM), des Composés Traces Organiques (CTO), des micro-organismes pathogènes et des composés pharmaceutiques. C’est pourquoi il est nécessaire que la valorisation des boues soit clairement réglementée et contrôlée. La réglementation française relative à la gestion de ces boues a longtemps été relativement informelle et éparse : code de l’environnement, code rural et nomenclature des Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE), ... Elle est devenue de plus en plus précise et contraignante, suivant l’évolution du cadre juridique européen en matière de gestion des déchets organiques et plus généralement en matière d'environnement, d'énergie et d'agriculture. Une partie accrue des boues de stations d’épuration étant traitée dans des filières communes ou voisines de celles des déchets ménagers (valorisation organique, valorisation énergétique voire stockage), AMORCE a réalisé un état des lieux de la gestion des boues par ses adhérents. Il s’agissait d’identifier les freins et les leviers du développement de la valorisation des boues ainsi que les modalités du co-traitement avec des déchets ménagers.

Le présent document ne s’intéresse qu’aux boues des stations d’épuration urbaines, dont les collectivités sont responsables et non aux boues industrielles produites par les unités de traitement des industries. Il présente tout d’abord le contexte législatif français et européen ainsi que les différentes technologies permettant le traitement des boues, de même que les conditions de valorisation ou d’élimination. Les résultats de l’enquête nationale réalisée par AMORCE sont présentés et analysés dans une deuxième partie.

0,5

0,75

1

1,25

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Mill

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nnes

MS

Année

Gisement de boues de STEP en France


I CADRE REGLEMENTAIRE ET TECHNIQUE DE LA GESTION DES BOUES DE STEP EN FRANCE

1- Contexte législatif et réglementaire

1-1 Epuration des eaux usées Les boues, en tant que sous-produits du traitement des eaux usées, font partie de la réglementation sur l’épuration des eaux usées. En effet, la directive européenne n°91/271/CEE du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux urbaines résiduaires impose d’assurer une bonne gestion des boues d’épuration. De plus, elle interdit le rejet des boues en mer depuis le 31 décembre 1998. En France, l’obligation pour les collectivités locales de traiter les boues d’épuration figure à l’article L2224-8 du Code Général des Collectivités Territoriales (auquel renvoie l’article L214-14 du Code de l’Environnement). Cependant, la compétence assainissement n’est pas obligatoire pour tous les types de collectivités. En effet, les communautés de communes et les communautés d’agglomération peuvent choisir de ne pas prendre cette compétence et laisser les communes adhérentes l’exercer. La compétence assainissement est une compétence optionnelle pour ces groupements. Dans le cas des métropoles et des communautés urbaines, le CGCT impose l’exercice de cette compétence (on parle de compétence obligatoire).

1-2 Statut des boues Selon les articles R211-25 à R211-47 du code de l’environnement, les boues sont définies comme « les sédiments résiduaires des installations de traitement ou de pré-traitement biologique, physique ou physico-chimique des eaux usées ». Les boues d’épuration municipales sont un « déchet » au sens de la loi du 15 juillet 1975. Elles sont également considérées comme une matière fertilisante au sens du code rural (Articles L255-1 à L255-11).

Un autre statut juridique, le statut « produit », a été défini par les articles L 255-1 à 255-11 du code rural. D’après ce code, les boues peuvent être considérées comme un produit si elles remplissent l’une des conditions suivantes :

- elles sont homologuées, selon l'arrêté du 21 décembre 1998 relatif à l’homologation des matières fertilisantes et des supports de culture et selon l'article L1323-1 du code de la santé publique chargeant l’ANSES de l’évaluation,

- elles bénéficient d’une autorisation provisoire de vente ou d’importation, - elles sont conformes à une norme rendue d’application obligatoire, telle que la

norme NF U44-095.

La sortie du statut de déchet pour les composts et les digestats est en discussion au niveau européen depuis fin 2010. Il semblerait que l’Europe veuille en effet introduire des critères de sortie du statut de déchet communs à l’ensemble des composts et des digestats de déchets biodégradables, notamment aux composts et digestats de boues de stations d’épuration urbaines. Trois documents de travail ont ainsi été successivement rédigés par le Centre de recherche de la Commission Européenne (JRC), avec proposition de critères et de modalités d’analyses.


Les derniers seuils proposés en août 2012 semblent difficiles à atteindre pour les composts et les digestats de boues, mais ils ne sont pas encore figés. Le JRC doit prochainement envoyer son rapport final à la Commission Européenne qui décidera ensuite de la publication ou non d’un règlement européen qui s’appliquerait alors directement aux Etats membres, sans délai (Voir tableau reprenant les propositions de seuils datant du 10 août 2012 en Annexe 1).

1-3 Différentes filières de valorisation / élimination des boues Les boues peuvent être dirigées principalement vers trois destinations : l’épandage, l’incinération et le stockage. Les réglementations sont spécifiques à chaque filière.

Epandage Les articles R211-25 à R211-47 du code de l’environnement précisent que les boues d’épuration ne peuvent être épandues sur les terres agricoles que si elles présentent un intérêt pour l’alimentation des cultures. En outre, ces articles (complétés par l’arrêté du 8 janvier 1998), définissent toutes les obligations qui s’imposent au producteur de boues. L’arrêté du 8 janvier 1998 modifié fixe les prescriptions techniques applicables aux épandages de boues sur les sols agricoles. Ces textes indiquent également les conditions d’épandage et apportent les garanties nécessaires de leur innocuité. De plus, la nomenclature Eau (articles L. 214-1 à L. 214-3, code de l'environnement) fixe les régimes en fonction de la quantité de matière sèche, de la DBO5 et de la teneur en azote dans les boues à épandre (Tableau 1) : Tableau 1: Nomenclature Eau pour les installations soumises à autorisation ou à déclaration en application des articles L. 214-1 à L. 214-3 du code de l'environnement

Nomenclature Eau (Nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration en application des articles L. 214-‐1 à L. 214-‐3 du code de l'environnement)

Rubrique 2.1.3.0 Rubrique 2.1.4.0 Epandage de boues issues du traitement des eaux usées, la quantité de boues épandues

dans l'année, produites dans l'unité de traitement considérée, présentant les

caractéristiques suivantes

Epandage d'effluents ou de boues, à l'exception de celles visées à la rubrique 2.1.3.0, la quantité d'effluents ou de boues épandues présentant les

caractéristiques suivantes

Quantité de matière sèche supérieure à 800 t/an ou azote total supérieur à 40 t/an : Autorisation

Quantité de matière sèche comprise entre 3 et 800 t/an ou azote total compris entre 0,15 t/an et 40 t/an : Déclaration

Azote total supérieur à 10 t/an ou volume annuel supérieur à 500 000 m³/an ou DBO5 supérieure à 5 t/an : Autorisation

Azote total compris entre 1 t/an et 10 t/an ou volume annuel compris entre 50 000 et 500 000 m³/an ou DBO5 comprise entre 500 kg et 5 t/an : Déclaration

Pour l'application de ces seuils, sont à prendre en compte les volumes et quantités maximales de boues destinées à l'épandage dans les unités de traitement concernées

Le code de l’environnement impose à l’exploitant de réaliser à ses frais un Plan d’Epandage qui contient :

- une étude préalable sur les caractéristiques des boues, du sol et leur aptitude à l'épandage, sur les modalités techniques de la mise en œuvre (les périodes et les matériels d'épandage, les conditions de stockage). Cette étude justifie du respect des conditions édictées par la loi qui impose également que les capacités d'entreposage doivent tenir compte des périodes où l'épandage est interdit (par exemple en hiver) ou impossible (par exemple du fait du calendrier cultural). L’étude doit également prévoir une autre filière d’élimination en cas d’incident.

- un enseignement des pratiques d’épandage dans le « Registre d’épandage ». Il s’agit d’une synthèse des activités d’épandage contenant les parcelles épandues, les caractéristiques des boues, des sols, etc. Ce registre doit être transmis au préfet


tous les ans et le producteur de boues doit garder le document original pendant 10 ans.

Pour les stations d’épuration de plus de 2000 EH (flux de polluant journalier >120kg DBO5) : - un programme prévisionnel annuel, avant chaque campagne. Il doit préciser les

parcelles réceptrices pour la campagne suivante, leurs caractéristiques ainsi que les cultures pratiquées.

- un bilan annuel du programme d’épandage, en forme de registre, témoignant d'un suivi continu de la qualité des épandages et des boues, en précisant leurs caractéristiques (surtout leurs teneurs en éléments traces métalliques, en micro-polluants et en micro-organismes pathogènes ainsi que leur valeur agronomique), leur provenance et leur origine. Ce registre doit aussi contenir l'accord signé avec l'utilisateur, les quantités de boues concernées et leurs préconisations d'emploi. Il doit également définir les dates d'utilisation, les parcelles réceptrices etc.

En fonction de la quantité et de la qualité des boues, de même que de leur teneur en éléments et composés traces, la fréquence des analyses peut varier. Il est généralement admis qu’après la première année, cette périodicité est réduite de moitié. Par ailleurs, si un mélange de boues est autorisé, ce qui est assez rare, ces analyses sont à effectuer sur les différentes composantes et doivent faire mention de la proportion du mélange. Enfin, une solution alternative à l’épandage doit être prévue, au cas où un lot de boues est non conforme aux exigences réglementaires de l’épandage. L’arrêté du 18 mars 2004 précise les modalités d’application pour les composts conformes à la norme NFU 44-095, publiée en 2002. En effet, les composts issus de boues d’épuration urbaines peuvent également faire l’objet d’une commercialisation lorsqu’ils répondent aux critères définis dans la norme NF U44-095 relative aux composts contenant des matières d’intérêt agronomique issues du traitement des eaux. Les boues ne peuvent pas être utilisées en Agriculture Biologique (AB) car elles ne figurent pas dans la liste de l’annexe II A du règlement n° 2092/91, Cahier des charges de l’AB.

Valorisation des boues par incinération Les deux directives européennes relatives à l’incinération (N° 89/369/CEE du 8 juin 1989 et N° 89/429/CEE du 20 juin 1989) ont été révisées par la directive 2000/76/EC du 4 décembre 2000 sur l'incinération des déchets. L'objectif de cette directive est de limiter les effets négatifs de l'incinération et de la co-incinération sur l’environnement et la santé.

Il n’existe pas de réglementation spécifique à l’incinération des boues d’épuration en France. Le seul arrêté applicable est celui du 20 septembre 2002 (modifié par l’arrêté du 3 août 2010) relatif aux installations d’incinération et de co-incinération de déchets non dangereux qui transpose la Directive incinération de 2000. Il crée en particulier une contrainte plus forte sur le taux d’imbrûlés ainsi que sur la valeur seuil journalière de l’ammoniac (NH3). Au sens de la circulaire du 28 avril 1998 relative aux plans départementaux d’élimination des déchets ménagers et assimilés (PDEDMA, remplacé par le plan départemental de gestion des déchets non dangereux (PDGDND) dans l’article R541-14 du code de l’environnement), les boues peuvent être assimilées à des déchets ménagers. A ce titre, elles sont incinérées dans les mêmes conditions que les autres résidus urbains. L'ensemble des dispositions applicables aux installations d'incinération de résidus urbains, au titre de la protection de l'environnement, sont alors à prendre en compte (domaine d'application, conditions d'incinération, normes d'émissions, mesures de sécurité, …). En réalité, ce sont plus les contraintes techniques (taux d'humidité et pouvoir calorifique) que réglementaires qui conditionnent l’incinération des boues.


Stockage des boues Les boues ne constituent pas un déchet “ultime” car elles sont valorisables. La loi du 15 juillet 1975, ainsi que la directive européenne 1999/31/CE du 26 avril 1999 (modifiée le 10 décembre 2011) sur le stockage de déchets, s’opposent à leur dépôt en installation de stockage. L’échéance d’application a été prévue pour juillet 2002. Cependant, cette date n’a pas pu être respectée en France ni dans les autres pays européens. La directive 1999/31/CE a donc planifié la réduction progressive de l’enfouissement des déchets municipaux biodégradables jusqu’en 2015. L’arrêté du 9 septembre 1997 (modifié le 19 janvier 2006) relatif aux installations de stockage de déchets non dangereux autorise le stockage des déchets de catégorie D, c’est à dire les déchets assimilables aux déchets ménagers. Cette catégorie est composée de substances dont le comportement en cas de stockage est fortement évolutif et conduit à la formation de lixiviats et de biogaz par dégradation biologique. Les boues sont donc autorisées en installation de stockage de déchets non dangereux (ISDND) si elles contiennent au moins 30 % de matière sèche.

2- Procédés de traitement des boues A l’issue des différentes étapes du traitement des eaux usées, les boues produites contiennent environ 95-99% d’eau. Le traitement des boues consiste donc tout d’abord à diminuer leur teneur en eau et à réduire de manière efficace leur charge polluante et fermentescible. Il s’agit de les préparer à une étape ultime de valorisation ou d’élimination. Il existe quatre principales techniques de traitement qui peuvent d’ailleurs être complémentaires : (1) l’épaississement, (2) la stabilisation (souvent associée à une hygiénisation), (3) la déshydratation et (4) le séchage. Ces techniques sont reprises une par une de manière synthétique dans les tableaux 2 à 5 avec leurs avantages et leurs inconvénients, les siccités atteintes et le type de station adapté à ces techniques.

2-1 Épaississement

L’épaississement (Tableau 2) est généralement la première étape du traitement des boues. Il s’agit d’un procédé simple, consommant peu d’énergie. Il sert principalement à réduire le volume des boues brutes et constitue une étape préalable aux traitements suivants. Le taux de siccité obtenu peut atteindre jusqu’à 10% de matière sèche. Quelle que soit la technique utilisée, l’eau récupérée doit être recyclée en tête de station. Tableau 2: Différentes techniques d’épaississement des boues - avantages et inconvénients, siccités obtenues et types de stations adaptées.

Traitement Avantages Inconvénients Siccité atteinte

Station adaptée

Épai

ssis

sem

ent

grav

itaire

décantation + drainage

- exploitation simple et peu couteuse

- faible performance avec les boues biologiques - temps de séjour très long

2-10% toutes stations

dyna

miq

ue égouttage

(drainage)

- simple et efficace - peu couteux - technique d’épaississement la plus performante

- 4,5-6% petite 1 et moyenne station 2

flottation - bien adapté aux boues biologiques - rapide

- forte demande énergétique - investissement élevé - fonctionnement délicat

3,5-5% grande 3 station

1 Petite station <2 000EH 2 Moyenne station : 2 000-10 000EH 3 Grande station : 10 000-100 000EH


2-2 Stabilisation et hygiénisation

Bien que la stabilisation et l’hygiénisation (Tableau 3) présentent chacune une finalité différente, elles peuvent être regroupées au sein d’une seule étape visant à réduire au maximum toutes les nuisances de nature biologique que peuvent produire les boues déshydratées. Ces deux traitements sont souvent assurés par un même procédé. La stabilisation consiste à réduire au maximum l’activité biologique de dégradation des boues et plus particulièrement leur fermentation. Elle réduit fortement la masse bactérienne et par là-même les nuisances olfactives, les émissions de méthane, les risques de lixiviation et la Demande Biologique en Oxygène (DBO5). L’hygiénisation est, quant à elle, destinée à réduire la présence d’agents pathogènes dans les boues afin d’éviter une contamination éventuelle dans le cas d’une utilisation pour la valorisation d’un écosystème (épandage ou re-végétalisation par exemple) ou dans le cas d’épandage sur des cultures sensibles. Ces deux étapes peuvent être assurées de manière biologique ou chimique. Tableau 3: Différentes techniques de stabilisation et d’hygiénisation des boues, leurs avantages et inconvénients, siccités obtenues et types de stations adaptées.

Traitement Avantages Inconvénients Siccité atteinte *

Station adaptée

Stab

ilisa

tion

- Hyg

iéni

satio

n ch

imiq

ue à la chaux

- augmentation du pH des boues (>12) - réduction de la contamination fécale et des germes d'origine fécale - pas d'odeur indésirable, augmentation de la siccité et de la valeur agronomique - transport et stockage des boues facilités

- manipulation délicate (chaux vive le plus souvent)

25-35% -

aux nitrites

- efficacité contre la plupart des germes fécaux - augmentation de la siccité et fertilité - réaction rapide

- - petite station

biol

ogiq

ue

digestion aérobie :

compostage

- siccité atteinte élevée - pH neutre, produit stable - transport et stockage des boues facilités - logique produit possible

- 35-70% moyenne et grosse station 1

digestion anaérobie :

méthanisation

- réduction jusqu'à 1/2 de volume - facile à transporter et à stocker - production de biogaz

- pas efficace pour élimination des germes pathogènes

20-30% grande station

stabilisation aérobie

thermophile (SAT)

- solution alternative à la méthanisation - faible temps de séjour - investissement faible - boues utilisables directement en épandage - nuisance olfactive réduite

- moins performant que la méthanisation - consommateur d'énergie en comparaison à la méthanisation

22% tout type de station

1 Grosse station : >100 000 EH * siccité atteinte sous réserve d’avoir une déshydratation mécanique en amont


2-3 Déshydratation

La déshydratation (Tableau 4) constitue la seconde étape de réduction du volume des boues sur les boues épaissies, stabilisées ou non, afin d’obtenir une siccité plus poussée (en moyenne comprise entre 20 et 30% selon la nature des boues) ; elle conditionne le choix de la filière de valorisation ou d’élimination finale. La déshydratation présente plusieurs avantages : elle facilite le stockage et réduit le coût du transport. Elle améliore par ailleurs la stabilisation des boues et facilite leur utilisation en agriculture. Tableau 4 : Différentes techniques de déshydratation des boues - avantages et inconvénients, siccités obtenues et types de stations adaptées.


Station adaptée

Dés

hydr

atat

ion

centrifugation

- en continu - totalement automatisé, fermé, donc plus compact que le filtre presse - adapté aux moyennes stations

- coût élevé - nécessité d’un contrôle de la nature de boues

20% (jusque 30% si post-

chaulage)

tout type de station

filtre

pre

sse

à bande

- lavage régulier - performante pour boues biologiques - grande productivité - fonctionnement continu

- incapacité de traiter les boues fibreuses

25%

petite et moyenne station

(technique abandonnée)

à plateaux - entretien limité - tout type de boues (préalablement épaissies)

- inadapté pour les boues collantes - investissement élevé - automatisation impossible

>30% grande station

à membrane

- augmentation de siccité par rapport au filtre à plateaux - 40% de productivité en plus que le filtre à plateaux

- - peu répandu

à vis

- bien adapté aux boues fibreuses - en continu - peu d'entretien

- siccité limitée 20% peu répandue

2-4 Séchage Le séchage (Tableau 5) est une opération unitaire du traitement des boues consistant à évaporer l'eau dans les boues traitées. Le séchage thermique vient obligatoirement après une étape de déshydratation, mais la technique du lit de séchage ne nécessite pas de déshydratation préalable.


Tableau 5 : Différentes techniques de séchage des boues - avantages et inconvénients, siccités obtenues et types de stations adaptées


Station adaptée

Séch

age

lit d

e sé

chag

e

solaire

- séchage rapide pour une quantité importante, forte réduction des volumes à gérer - hygiénisation des boues par la chaleur

- demande en surface importante - nuisance olfactive

60-80% moyenne

station

petite station

lagune de séchage

- procédé rustique et peu onéreux

- temps de séjour très long (1-3 ans) - risque de contamination de la nappe - grande surface

10-40%

au sable

- siccité atteinte élevée - réduction de volumes importante - procédé rustique et peu onéreux

- nécessité d‘une surveillance rigoureuse

≤60%

à macrophyte

- boues prélevées directement du bassin de STEP - 10-20%

petite et moyenne

station - temps de séjour d'environ 28 jours

ther

miq

ue

indirect (total) - bonne élimination des micro-organismes - pas d'odeur indésirable

- coût très élevé - consommateur d'énergie - difficultés d’exploitation liées à l’entretien (arrêt) du sécheur

90-95%

direct (partiel) <70%

3- Valorisation et élimination Les filières de valorisation et d’élimination des boues de STEP en France ont beaucoup évolué pendant ces 5 dernières années (Figure 2). La quantité de boues valorisées en épandage a augmenté d’environ 20%, la part incinérée reste assez stable, mais la quantité de boues stockées en ISDND a diminué de 13%, ce qui répond à l’exigence de la directive européenne du 26 avril 1999.

Figure 2 : Évolution des exutoires des boues en France entre 2004 et 2009 En 2010, 43% des boues de STEP produites ont été épandues, 33% ont été valorisées en compostage, 18% en incinération et 4% ont été éliminées en ISDND. Il existe ainsi en France 154 installations de compostage et 27 usines d’incinération qui reçoivent des boues pour les valoriser avec d’autres déchets 1. 1 Source SINOE

0%

20%

40%

60%

80%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Pourcentage de boues évacuées

Année

ValorisaMon organique

IncinéraMon

Stockage en ISDND


3-1 Epandage Avant d’être épandues, les boues doivent avoir subi un ou plusieurs des traitements décrits précédemment (Figure 3).

Figure 3 : Différentes étapes de traitement des boues avant l’épandage

L’épandage des boues présente plusieurs avantages : d’un point de vue agronomique, les boues de STEP sont riches en éléments fertilisants (notamment en azote et phosphore voire chaux pour les boues chaulées). En effet, dans les boues liquides, la plupart de l’azote se trouve sous forme d’ammonium qui est facilement assimilé par les végétaux. Dans les boues pâteuses et solides, l’azote est sous forme organique et sera disponible à long terme. De plus, l’apport de phosphore par les boues est très important, quasiment égal à celui des engrais chimiques. Malgré les intérêts qu’elle présente, cette valorisation a des limites. Elle est assez mal acceptée par le grand public à cause de la présence des ETM, des CTO et de germes pathogènes, ainsi que des odeurs générées. Il existe deux débouchés dérivés de l’épandage agricole :

• la revégétalisation. Il s’agit d’un apport en grande quantité de matière organique aux sols qui ont subi de gros travaux d’aménagement. Il permet au couvert végétal de se réinstaller et au paysage de cicatriser.

• les cultures énergétiques, en particulier les cultures de Taillis en Courte Rotation (TCR) ou en Très Courte Rotation (TtCR). L’épandage des boues sur des cultures énergétiques permet d’utiliser les propriétés fertilisantes des boues pour la production de biomasse ligneuse, l’espèce la plus utilisée étant le saule. En France, ce débouché est encore peu développé (notamment par la société Bionis).

3-2 Combustion Traitement thermique dédié (mono-‐

incinération) Les boues déshydratées restent des déchets difficiles à brûler en raison de leur texture compacte et de leur humidité élevée (55-70%), elles ont un faible pouvoir calorifique. Dans ce contexte, les fours traditionnels à grille sont mal adaptés. D’autres procédés de combustion (Figure 4) favorisant le brassage et l’oxydation de la matière ont donc été développés. Il est avantageux de déshydrater préalablement les boues (partiellement) afin d’augmenter leur pouvoir calorifique et de réduire les volumes à traiter. En général, pour des raisons techniques, la siccité des boues incinérées dans un four spécifique pour la mono - incinération est comprise entre 30 et 45%. Figure 4 : Exemple d’incinérateur pour

la mono – incinération (Pyrofluid TM-Véolia


Co-‐traitement thermique La co-combustion consiste à valoriser thermiquement des boues (d’une siccité de 20-25%) en utilisant les équipements d’une Usine d'Incinération d'Ordures Ménagères (UIOM). Ce procédé est assez performant, mais il est surtout simple par rapport à la mono-incinération, ce qui explique l’intérêt grandissant que lui portent les collectivités.

3-3 Stockage L’intérêt de cette voie d'élimination réside dans la valorisation éventuelle du biogaz produit par la fermentation anaérobie des boues dans l’ISDND. Cette voie doit donc être considérée comme une solution légitime mais de dernier recours d’élimination des boues de STEP. Malgré une siccité de 30 % obligatoire et une réglementation plus stricte de l’enfouissement, cette option reste une voie d’élimination peu onéreuse. Le coût d’évacuation, dépendant notamment de la distance entre la station d’épuration et le site d’enfouissement, pourrait néanmoins augmenter fortement lorsqu’il s’agira de stabiliser totalement les boues pour pouvoir les enfouir, et avec l’augmentation de la TGAP (taxe générale sur les activités polluantes).

3-4 Solutions alternatives En France, d’autres solutions de valorisation et d’élimination des boues sont pratiquées de façon marginale, telles que :

• L'oxydation par voie humide. Elle consiste à traiter thermiquement des boues (200-250°C à 50 bars) en s'affranchissant des étapes de déshydratation et de séchage.

• La co-incinération en cimenterie. Cette technique offre une possibilité d’élimination des boues d’épuration déshydratées ou séchées.

• La gazéification (Figure 5). Elle peut convertir à forte température (900-1100°C) une énergie contenue dans un matériau solide en un résidu inerte et un gaz calorifique valorisable sous forme de chaleur ou d’électricité, avec des rendements énergétiques et un bilan environnemental favorables.

• La pyrolyse ou thermolyse. Ce procédé correspond à une dégradation des boues séchées en l’absence d’air (O2< 2%), et à une température comprise entre 400 et 700°C. Il conduit à la production d’un gaz combustible et d’un composé solide (cendres), également appelé « coke ».

Figure 5 : Exemple d’un réacteur de gazéfication NOTAR (Xylowatt, 2011)


• La technique mycélienne. Cette technique consiste à utiliser un cocktail de certaines souches mycéliennes (moisissures), pour une réduction naturelle du volume de boues. La matière réduite est transformée sous forme d’eau et élément gazeux, sans générer de pollution.

De plus, un programme de recherche a été lancé en 2010 sur la fabrication de plastique biodégradable à partir des boues de STEP. En effet, certaines bactéries présentes dans les boues ont la capacité de produire des PHA (polyhydroxyalcanoate, molécule de plastique biodégradable) en cas d’absence de nutriments. Un kilogramme de DCO (Demande Chimique en Oxygène) peut actuellement produire 0,15kg de PHA, des améliorations techniques étant encore recherchées.


II ENQUETE SUR LA GESTION DES BOUES Afin d’obtenir un état des lieux représentatif de la gestion des boues de STEP en France, AMORCE a réalisé une enquête en ligne auprès de l’ensemble de ses collectivités adhérentes qui gèrent des déchets (soit 314 au total). Il s’agissait de récupérer des données techniques et économiques sur la gestion des boues, notamment en co-traitement avec des déchets ménagers.

1- Généralités Au total, 136 collectivités ont complété le questionnaire, ce qui représente un taux de réponse de 43%.

• 90 collectivités (soit 66% des réponses, en points bleu clair sur la Figure 6) n’ont que la compétence « traitement des déchets » et elles ne reçoivent pas de boues de STEP dans leurs installations de traitement.

• 12 collectivités (soit 9% des réponses, en points orange) ont seulement la compétence « traitement des déchets » et elles traitent les boues de STEP avec les ordures ménagères dans leurs installations. Il s’agit de 9 syndicats de traitement des déchets, 1 communauté urbaine, 1 communauté de communes et 1 adhérent de la Réunion2.

• 34 collectivités (soit 25% des réponses, en points bleu foncé sur la carte) ont à la fois la compétence « traitement des ordures ménagères » et la compétence « assainissement ». Il s’agit de 5 métropoles, 5 communautés urbaines, 14 communautés d’agglomération, 5 communautés de communes, 4 villes, et 1 syndicat.

L’enquête a été réalisée auprès des adhérents d’AMORCE ayant la compétence déchets. La moitié entre eux est composée de syndicats de traitement des déchets qui ne traitent pas les boues ou en très petite quantité. Le périmètre des destinataires de cette enquête était donc limité.

Par ailleurs, certaines collectivités ont fait part de leur difficulté à rassembler les données nécessaires, notamment sur les coûts d’investissement et de fonctionnement liés à la gestion des boues, particulièrement lorsqu’il s’agit d’une délégation de service public (DSP). En effet, les coûts concernant le traitement des boues sont difficiles à extraire des coûts globaux de l’assainissement. Les coûts d’investissement concernant le traitement des boues sur les STEP seraient de toute façon difficiles à comparer entre collectivités étant donné que certaines stations d’épuration sont anciennes et qu’il y a eu depuis des travaux d’amélioration du procédé ou d’agrandissement du site. De plus, certaines grosses communautés de communes n’ont pas répondu à l’enquête à cause du grand nombre de STEP présentes sur leur territoire avec des procédés et des exutoires différents qui rendent compliquée l’agglomération de données. Enfin, lorsque la collectivité a les deux compétences, l’enquête s’adressait à la fois au service assainissement et au service déchets, ce qui a pu poser des difficultés de coordination et de récupération des informations entre les services.

2 Cette collectivité n’est pas représentée dans la Figure 6


Figure 6: Distribution et compétences des collectivités ayant répondu à l’enquête

2- Traitement sur station d’épuration

2-1 Traitement des boues En considérant l’ensemble des réponses, soit sur 46 collectivités, la technique de traitement la plus utilisée est la déshydratation (Figure 7), souvent employée après un épaississement. Peu de collectivités réalisent une stabilisation sur STEP, mais elles envoient leurs boues dans des installations de compostage ou de méthanisation des déchets. 8 combinaisons différentes des quatre étapes de traitement sur STEP sont observées. La déshydratation seule et la combinaison de l’épaississement avec la déshydratation sont les techniques les plus utilisées, suivies du séchage seul (voir Annexe 2).


2-2 Origine des eaux usées En tout, 34 collectivités ont la compétence assainissement. Elles gèrent au total 258 STEP de toutes tailles, représentant une capacité totale d’environ 7 070 843 EH. Ces stations d’épuration ont produit 135 757 tonnes de matière sèche en 2011 soit environ 22kg de MS par an par équivalent habitant. Ces boues ont une siccité moyenne de 27,7%. Dix collectivités gèrent les STEP en régie directe, 4 ont un marché public d’exploitation, 12 sont en délégation de service public (DSP) et 8 ont une gestion mixte (par exemple certaines STEP du territoire sont en régie alors que d’autres sont gérées en DSP). Parmi ces collectivités, 22 ont précisé qu’elles reçoivent des eaux usées industrielles dans leurs stations d’épuration, la majorité (57%) en recevant moins de 20% par rapport au volume total traité (Figure 8). A noter que 34% des collectivités ne connaissent pas le pourcentage des eaux industrielles reçues dans leurs stations d’épuration.

Figure 8 : Répartition des 22 collectivités recevant des eaux usées industrielles sur STEP

20

6

33

12

2

0

5

10

15

20

25

30

35

Epaississement StabilisaMon DéshydrataMon Séchage Non connu

Nom

bre de

collecMvités correspo

ndan

tes

Techniques de traitement

Figure 7 : Traitements des boues sur STEP

27%

12%

6% 12%

3% 3%

3%

34% 1%-‐5%

10%

15%

20%

21%

25%

30%

Non connu

Pourcentage des eaux usées industrielles reçues sur STEP


2-3 Techniques de traitement Cette enquête a permis de connaître les différentes techniques de traitement employées sur STEP. Parmi les 34 collectivités gérant les STEP (Figure 9) :

• 17 collectivités épaississent les boues, la siccité atteinte étant comprise entre 1% et 5% ; les quatre techniques d’épaississement (décantation, flottation, centrifugation et drainage / table d’égouttage) sont utilisées de manière plus ou moins égale.

• 30 collectivités ont recours à la déshydratation, atteignant une siccité des boues de 13% à 35% selon les équipements utilisés (la plupart ayant choisi la déshydratation par centrifugeuse).

De plus, dans plus de la moitié des stations d’épuration qui ont des étapes d’épaississement ou de déshydratation des boues, les traitements sont accompagnés d’un conditionnement avec des coagulants / floculants minéraux ou organiques afin de faciliter le procédé.

• Seules 5 collectivités stabilisent leurs boues dont 3 par chaulage et 2 par digestion. Ainsi, environ 8 643 tonnes de boues d’une siccité de 5% ont été méthanisées en 2001 dans une installation dédiée aux boues. Les digestats produits (30% de siccité) ont été épandus à un prix moyen de 23 €HT/tonne de matière brute (tMB).

• 7 collectivités sèchent leurs boues, dont 3 par séchage solaire sous serre et 2 dans un sécheur indirect. La siccité obtenue après séchage varie de 50% à 92%.

Figure 9 : Techniques de traitement utilisées par les 34 collectivités ayant la compétence assainissement Les techniques de traitement sont employées de façon plus ou moins égale pour chaque étape d’épaississement, de stabilisation et de séchage. Ainsi, aucune technique de traitement sur STEP ne serait beaucoup plus avantageuse que les autres, le choix des différentes technologies dépendant du contexte et de la siccité recherchée. Par contre, pour la déshydratation, la technique de centrifugation est beaucoup plus utilisée que le filtre presse qui est moins adapté à tous les types de stations d’épuration (plus lourd à exploiter, moins automatisable).

7 5 5

7

4 3

2 3

20

10

7

13

2 3

1 1

0

3

6

9

12

15

18

21

DécantaMo

n

FloW

aMon

CentrifugaMo

n

Drainage

Organique

Minéral

MéthanisaMo

n

Chaulage

CentrifugaMo

n

Filtre presse

Organique

Minéral

Thermique

(indirect)

Séchage solaire

Lit a

ux m

acroph

ytes

Lagune

de séchage

CondiMonnement CondiMonnement

Épaississement StabilisaMon DéshydrataMon Séchage

Nom

bre de

collecMvités

Techniques de traitement des boues


2-4 Transport des boues

Parmi les 31 collectivités qui ont répondu à la question concernant le transport des boues, il apparaît que sa prise en charge économique peut être assurée par différents services (Figure 10) : 86% ont indiqué une prise en charge par le service assainissement, 7% par le service déchets, 3% par les deux services associés. Pour les 4% restants, le transport des boues est pris en charge par une société privée qui récupère les boues pour les valoriser dans son installation. Les résultats obtenus semblent cohérents, car la plupart du temps le traitement sur STEP et l’évacuation des boues sont pris en charge par le service assainissement.

Les données recueillies concernant les coûts d’investissement et d’exploitation ainsi que le coût complet3 HT de traitement des boues sur STEP (hors évacuation) n’ont pas pu être exploitées en raison d’un nombre insuffisant de réponses.

3- Valorisation /élimination des boues Les collectivités choisissent parfois plusieurs exutoires différents pour leurs boues, selon la proximité de certaines installations, la qualité des boues produites, le coût d’évacuation des boues. Au total, cette enquête a recensé les données correspondant à 123 601 tonnes de MS de boues traitées et valorisées /éliminées en 2011, soit environ 11% de la production totale de boues en France. Après avoir effectué un ou plusieurs traitements sur STEP pour augmenter la siccité, 25 collectivités ont choisi d’épandre directement leurs boues traitées, ce qui représente 116 866 tonnes de matière brute (soit 74 493 tonnes de matières sèches) épandues en 2011. 23 collectivités ont par ailleurs choisi d’envoyer une partie de leurs boues en compostage ou en méthanisation, soit 91 849 tonnes de boues (27 396 tMS) (données fournies par 15 collectivités).

3 Coût complet = ensemble des charges liées au traitement (charges fonctionnelles de structure + charges techniques dont l'amortissement de l'investissement)

86%

7%

3% 4%

Prise en charge du transport des boues

Assainissement

Déchets

Assainissement et déchets

Autres

Figure 10 : Répartition de la prise en charge du transport des boues des collectivités


58 082 tonnes de boues (18 086 tMS) produites par 11 collectivités ont été incinérées, 6 495 tonnes (2 176 tMS) ont été enfouies (4 collectivités) et 4 083 tonnes (1 450 tMS) ont été valorisées en papeterie ou en cimenterie (Figure 11).

On remarque que la proportion de boues (en matière brute) valorisées par épandage est beaucoup plus élevée dans notre enquête que celle observée au niveau national (Figure 12). La proportion de boues envoyées en compostage est par ailleurs moins élevée de moitié par rapport à la répartition nationale. Cependant, en considérant le pourcentage total de boues épandues et compostées, les résultats de notre enquête (81%) sont proches de la répartition nationale (76%).

60% 19%

15%

2% 3% 1%

Epandage direct

Compostage

IncinéraMon

Stockage (ISDND)

MéthanisaMon

Autres

43%

33%

18%

4%

1% 1% Épandage agricole

Compostage

IncinéraMon

Stockage

ValorisaMon industrielle

Envoyée sur autre STEU

Figure 12: Destinations des boues produites en France en 2010 (d’après : Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie, 2010)

Figure 11 Destinations des boues produites en pourcentage massique du total de boues considérées dans l’enquête


D’après les données 2010 du Ministère de l’écologie, toutes les régions en France métropolitaine valorisent les boues en épandage agricole et en compostage. 14 régions sur 21 valorisent majoritairement leurs boues en épandage (38% à 88% de la quantité de boues produites dans la région). Parmi ces 14 régions, 3 régions épandent plus de 80% de leurs boues, 10 régions épandent 40% à 70% de leurs boues et une seule région en épand 38%. La deuxième filière la plus courante est le compostage des boues. 2 régions compostent 48% et 65% des boues, produisant un compost conforme à la norme NF U44 095. 2 autres régions compostent environ 40% de leurs boues en produisant des composts non conformes. Seulement 3 régions valorisent principalement les boues par incinération (soit 53% et 42% des boues produites dans leurs régions). Les autres filières de valorisation telles que la valorisation industrielle ou l’envoi des boues sur d’autres stations d’épuration restent des exutoires vraiment marginaux.

3-1 Épandage Parmi les 46 collectivités ayant répondu à l’enquête d’AMORCE, 25 épandent directement leurs boues traitées, soit environ 74 493 tonnes de matière sèche de boues épandues sur plus de 32 700 ha. La majorité de ces boues ont une siccité comprise entre 21 et 30% (Figure 13). Peu de collectivités s’occupent elles-mêmes de l’épandage, la majorité fait appel à un prestataire pour valoriser les boues et assurer le suivi nécessaire. Généralement, les collectivités ne paient pas l’agriculteur pour pouvoir épandre les boues (qui ont un intérêt agronomique pour les sols). C’est pourquoi 8 collectivités sur 12 ont indiqué, lors de cette enquête, ne rien payer à l’agriculteur. Par contre, dans certains cas, elles peuvent rémunérer les agriculteurs dans le cadre d’une prestation (analyses, réalisation de l’épandage, suivi). 4 collectivités ont donc indiqué un prix variant de 2 à 20 €HT / tonne de boue épandue, qui correspond à des prestations diverses d’analyses et de suivi de l’épandage. Selon le SYPREA (Syndicat des Professionnels du Recyclage en Agriculture), le coût global d’épandage des boues incluant le transport, les analyses, l’épandage et le suivi est compris entre 20 et 30 € par tonne épandue, dont environ un tiers pour le transport des boues. Aucune corrélation n’a pu être établie entre le prix payé pour l’épandage et un des paramètres suivants : la localisation géographique de la collectivité, la capacité des STEP, les techniques de traitement employées sur STEP, la quantité de boues épandues et la siccité (voir Annexe 4) ce qui laisse à penser que ces paramètres interagissent entre eux.


Figure 13 : Quantité de boues épandues selon leur siccité pour les 24 collectivités ayant fourni des données

DIFFICULTÉS Cinq collectivités ont signalé qu’elles rencontraient des difficultés pour réaliser cet épandage essentiellement en raison de l’incohérence entre la grande quantité de boues produites d’une part et la petite surface et la courte période d’épandage autorisées d’autre part. Trois d’entre elles visent donc à changer de traitement et se tournent vers le compostage ou la méthanisation afin de réduire au maximum la quantité de boues à épandre et de faciliter le stockage des boues en dehors de la période d’épandage. On remarque que la moitié des collectivités ayant répondu à l’enquête et qui pratiquent l’épandage des boues en agriculture font aussi du compostage, notamment quand la plate-forme de compostage appartient à la collectivité. Ainsi, les collectivités choisissent la valorisation organique lorsque les débouchés existent sur le territoire (surfaces agricoles pour l’épandage, marché pour le compost de boues) et quand elles ont des installations de traitement proches ou leur appartenant.

1%

78%

16%

5%

11%-‐20%

21%-‐30%

31%-‐40%

>41%

Siccité des boues


Exemple de la Communauté urbaine de Dunkerque (59) Contact : Richard BLEUSE [email protected]

Communauté urbaine de Dunkerque Direction de l'Ecologie Urbaine, Traitement des Eaux Usées La Communauté urbaine de Dunkerque regroupe 17 communes qui représentent une population totale de 200 000 habitants. Elle a les compétences assainissement et traitement des déchets. La Communauté urbaine dispose de huit stations d’épuration de tailles différentes sur son territoire, gérées en concession ou en prestation de service.

Commune d'installation de la station d'épuration Mode de gestion Capacité (EH)

Grande Synthe Concession 113 000 Coudekerque branche Concession 97 000

Bourbourg Prestation de services 8 000 Bray dunes Concession 15 000

Dunkerque-la samaritaine Concession 40 000 Gravelines Prestation de services 30 000 Loon plage Prestation de services 10 500

Saint Georges sur l'Aa Prestation de services 300 La rémunération des exploitants des STEP par la collectivité dépend du mode de gestion de la STEP. Ainsi, la rémunération est intégrée dans le prix de la concession pour le secteur sous contrat de Délégation de Service Public et les exploitants sont rémunérés à la tonne pour le secteur non concédé. Pour les stations exploitées par contrat de prestation de service, le coût du traitement des boues avec transport représente environ 25% du coût de fonctionnement (hors renouvellement et remboursement du capital). Choix des filières de valorisation des boues Depuis plus d'une dizaine d'années, de nouvelles contraintes environnementales et réglementaires ont conduit la Communauté urbaine à faire évoluer les exutoires des boues produites par les stations d'épuration. Après l'abandon de l’enfouissement puis l'émergence temporaire de difficultés pour porter un partenariat vers le monde agricole afin de procéder à l'épandage de la totalité du gisement, la valorisation multi-filières a cependant été consolidée par le principe du retour au sol de la matière organique. Ainsi, les boues produites sont maintenant envoyées soit en compostage, soit directement en épandage agricole avec ou sans stockage intermédiaire.


Co-compostage En 2011, 10 600 tonnes de boues d'une siccité moyenne de 20% ont été traitées dans trois plateformes de compostage différentes, la Communauté urbaine disposant de l'une d'elles, le Centre de Valorisation Organique situé à Dunkerque-Petite Synthe. Recevant près de 6 000 tonnes par an, cette unité industrielle construite en 2005 pour un coût d’investissement total d’environ 15 millions €HT, est gérée directement par une prestation de services dédiée. Le gisement communautaire en déchets verts et biodéchets soit 14.000 tonnes est ainsi co-composté avec les boues de stations d'épuration, produisant 5.000 tonnes de compost conforme à la norme NF U44-095. Le compost produit est ensuite valorisé en agriculture à 5€HT /tonne. Le reste des boues est envoyé quasiment à part égale (2 400 tonnes) vers deux autres plateformes situées en zone rurale, moins complexes du point de vue technologique, sous la forme d'une sous-traitance. Epandage agricole Le chaulage des boues est assuré tout au long de l'année sur certaines stations comme celle de Grande-Synthe et conduit à un épandage agricole après stockage intermédiaire. D'autres stations (Coudekerque-Branche ou Dunkerque-La Samaritaine) ne procèdent au chaulage que durant les périodes favorables à l'épandage direct, notamment en été. La gestion du débouché est relativement dynamique et doit tenir de multiples délais et contraintes comme la durée incompressible d'analyse des échantillons. Des améliorations structurelles restent à réaliser en vue de fiabiliser le dispositif.

En 2011, 6 500 tonnes de matière brute à une siccité moyenne de 30% ont ainsi été épandues sur une surface totale de près de 400 ha. La Communauté urbaine prend en charge la totalité des coûts liés au transport et à l'épandage ainsi qu'à la logistique. Elle fait pour cela appel à la compétence d'entrepreneurs spécialisés dans le domaine de la valorisation agronomique.


3-2 Compostage - Méthanisation D’après notre enquête, 20 collectivités envoient leurs boues en compostage. Parmi elles, 12 collectivités ont indiqué la quantité : au total, 83 965 tonnes de boues avec une siccité moyenne de 25% ont été compostées en 2011 (Figure 14).

Figure 14 : Quantité de boues compostées en 2011 selon leur siccité sur la base de 12 collectivités

D’après les données fournies par 11 collectivités, 5 d’entre elles ne paient rien pour le compostage de leurs boues. Il s’agit de cas particuliers : le service assainissement d’une collectivité ne paie pas forcément le service déchets pour le compostage des boues, ou bien il s’agit d’un syndicat de traitement de déchets ayant mis en place une politique tarifaire à coût 0 pour les collectivités situées sur le territoire et payant pour les collectivités hors territoire. Dans tous les cas, le coût du compostage est supporté soit par un autre service soit par une autre entité. Les six autres collectivités paient entre 30 et 110 €HT/ tMB, soit 43 €HT/ tMB en moyenne. Selon le contexte et la technologie utilisée (compostage plus rustique si l’installation n’a pas de riverains ou confinement maximum avec un traitement des odeurs coûteux), le prix payé pour le compostage des boues peut en effet varier fortement. Les exploitants d’installations de compostage indiquent une moyenne de 45-50 €/tonne voire jusque 70 €/ tonne de boues, incluant l’amortissement de l’installation (15 à 20 €/tonne). Trois collectivités ont vendu 23 942 tonnes de compost conformes à la norme NF U44-095 à un prix moyen de 3,3 €HT/tonne. Une collectivité valorise par ailleurs 800 tonnes de ce compost normé en aménagement, espaces verts et par la vente aux particuliers. En analysant les scénarios de traitement des boues sur STEP avant compostage, on remarque que seules 5 combinaisons sont indiquées sur les 8 mentionnées par l’ensemble des collectivités. Cependant, les techniques les plus utilisées sont identiques, c’est à dire la déshydratation et la combinaison de l’épaississement suivi d’une déshydratation (voir Annexe 3). De même que pour la valorisation par épandage, aucune corrélation n’a pu être établie entre le prix du compostage et l’un des paramètres suivants : la localisation géographique, la capacité des STEP, les techniques de traitement employées sur STEP, la quantité et la siccité des boues compostées (Annexe 5). Ainsi, ces paramètres interagissent probablement entre eux. Dans les 3 collectivités qui méthanisent des boues, 7 884 tonnes de boues de siccité d’environ 47% ont été traitées par digestion anaérobie en 2011. Les digestats produits ont été ensuite épandus. Aucune collectivité enquêtée n’a signalé de difficulté de réalisation du compostage ni de la méthanisation des boues.

4%

83%

13%

<20

20-‐25

26-‐30

Siccité des boues


Exemple de la Communauté de communes du Pays Bigouden Sud (29) : co-compostage des boues avec des déchets verts

Contact : Arnaud DUBOURG [email protected]

CCPBS - Responsable des Services Techniques La Communauté de communes du Pays Bigouden Sud (CCPBS) regroupe 12 communes soit environ 37 879 habitants. Elle a la compétence traitement des déchets, la compétence assainissement restant aux communes adhérentes. La CCPBS reçoit des boues épaissies à 20% de siccité dans son installation de compostage, située à Plomeur au lieu-dit Lézinadou. Cette installation de compostage, appartenant à la communauté de communes, regroupe deux unités distinctes de traitement des déchets : - Compostage des OMR, via un passage en tube rotatif, affinage et mélange avec des

déchets verts pour la maturation. - Compostage des boues de STEP, en mélange avec les déchets verts. Créée en 2006, l’unité de compostage des boues de STEP a nécessité un investissement total d’environ 5,7 millions €HT dont 3,3 millions € de subventions (tableau ci dessous). Elle est exploitée sous forme d’un contrat d’exploitation.

Subventions 3 291 000 € DDR 456 000 €

Conseil Général 29 (Montant subventionnable : 86,88 % et 25 % de subvention) 1 006 000 €

Fonds européens sous-mesure 26 180 000 €

Conseil Régional (Montant subventionnable : 75,64 et 10 % de subvention) 340 000 €

Agence de l'Eau 1 311 716 € La capacité totale de l’installation est de 10 000 tonnes entrantes, réparties entre les boues et les déchets verts. En 2011, 3 300 tonnes de boues ont été compostées avec 3 600 tonnes de déchets verts, conduisant à la production de 3 600 tonnes de compost conforme à la norme NF U44-095 et vendu localement 1,5 €HT /tonne pour être valorisé en agriculture. Une « convention de prestation de service à titre gratuit » a été signée avec six communes du territoire pour le traitement de leurs boues de STEP (Loctudy, Pont l'Abbé, Guilvinec, Penmarc'h, Combrit et Treffiagat-Lechiagat), alors que la prestation est facturée à 30€/tonne pour des producteurs de boues des communes non adhérentes. Les déchets verts sont déposés dans les trois déchèteries du territoire (Plomeur, Plobannalec-Lesconil, Combrit) et sont ensuite transportés vers l’installation de traitement. Les boues sont quant à elles collectées dans les différentes STEP et transportées directement à l’unité de compostage pour y être valorisées. La communauté de communes envisage une diminution des coûts de traitement, via une augmentation de la capacité de production de compost et surtout grâce à l’accueil de boues extérieures (donc apport payant) de même siccité.


3-3 Valorisation énergétique - Stockage

Valorisation énergétique Sur les 46 collectivités ayant répondu à l’enquête, 8 d’entre elles co-traitent les boues qu’elles ont reçues en valorisation énergétique avec les ordures ménagères. Cela représente environ 58 082 tonnes de boues avec une siccité moyenne de 20-30% (excepté deux collectivités qui reçoivent des boues séchées à 50% et 90%). Une des collectivités traite par ailleurs 10 589 tonnes de boues à 20% de siccité dans une installation de traitement thermique dédiée à lit fluidisé. La capacité de réception maximale de boues représente en moyenne 5% de la capacité totale de l’installation (à l’exception d’une installation qui peut recevoir des boues jusqu’à 34% de sa capacité totale). Hormis un cas particulier (politique tarifaire à 11 €HT /tonne incinérée), le prix que les producteurs de boues paient pour la valorisation énergétique varie de 58 à 107 €HT/ tMB, soit en moyenne 70 €HT/ tMB (sachant que la moyenne nationale du prix de l’incinération des déchets est de 84 €HT par tonne incinérée pour les collectivités clientes d’un incinérateur en 2009, source : enquête ADEME 2011). Il existe des alternatives à la co-combustion avec des déchets ménagers : une collectivité a valorisé thermiquement (en chaufferie de papeterie) 500 tonnes de boues (voir exemple encadré page 25), une autre collectivité a co-traité 3 600 tonnes de boues en cimenterie. DIFFICULTÉS Trois collectivités ont des problèmes d’alimentation en boues dans les installations de valorisation énergétique : colmatage de la tour d’alimentation, variabilité de la siccité des boues entrantes, maintenance de l’équipement de l’injection. Pour ces raisons, une de ces collectivités souhaite arrêter le traitement thermique de boues.

Stockage Sur les 12 collectivités qui réalisent seulement une valorisation /élimination des boues, 4 n’affichant que la compétence « traitement des déchets » stockent des boues en ISDND. Ainsi, 6 495 tonnes de boues ont été enfouies en 2011 avec une siccité comprise entre 30% et 40% (sachant que 30% est le minimum exigé par la réglementation). Les producteurs de boues paient un prix variant de 47 à 96 €HT/ tMB hors TGAP pour envoyer les boues en ISDND, soit 67 €HT/ tMB en moyenne. D’après les résultats de cette enquête, la quasi totalité des boues traitées thermiquement ou stockées sont préalablement épaissies, déshydratées et/ou séchées sur STEP, mais rarement stabilisées. DIFFICULTÉS Deux collectivités pensent à changer de mode de traitement à plus ou moins long terme : il s’agit d’une collectivité qui a eu des difficultés d’exploitation au niveau d’une alvéole de stockage et d’une autre qui souhaite méthaniser ses boues afin de valoriser le biogaz produit. La recherche de corrélations entre les prix de valorisation énergétique ou de stockage et l’un des paramètres suivants : la localisation de la collectivité en France, les techniques de traitement employées sur STEP, la quantité de boues valorisées ou éliminées, la siccité, n’a pas abouti à un résultat significatif (Annexes 6 et 7).


Exemple de Metz Métropole (57)

Contact : Mathieu DUFOUR [email protected] Ingénieur Département Assainissement

Régie HAGANIS Haganis est une régie de la communauté d’agglomération de Metz Métropole, dotée de la personnalité morale et de l’autonomie financière. Elle exerce à la fois la compétence traitement des déchets et la compétence assainissement. Haganis assure le traitement des eaux usées via sept stations d’épuration dont elle est maître d’ouvrage. Le centre de traitement des eaux usées de l’agglomération messine a une capacité de 440 000 équivalent-habitants. Dimensionné pour un débit moyen de temps sec de 3000 m3/h, l’équipement accepte un débit de pointe de 10 800 m3/h en temps de pluie. La filière « eau » comporte outre le prétraitement, une décantation primaire, un étage biologique, et un traitement tertiaire assurant notamment la déphosphatation. En 2011, 8 200 tonnes de boues (matière sèche, réactifs compris) ont été produites par ces STEP. Des boues de qualités différentes sont récupérées à chaque étape et dirigées vers les filtres presses, filtres à bandes, ou centrifugeuse, pour une déshydratation avec ou sans chaux, selon les options prises pour la valorisation finale. La filière « boues » est complétée par une usine de séchage qui assure la production de granulés secs. La souplesse des combinaisons de traitement mises en œuvre par HAGANIS permet une gamme de produits répondant à la demande dans le cadre de filières sécurisées. Pour l’exploitation des STEP, HAGANIS est rémunérée en partie par la redevance d’assainissement (facture de l’eau potable payée par les usagers) et en partie par une prime de l’agence de l’eau. Le coût d’évacuation des boues représente environ 20% des dépenses de fonctionnement du service épuration (assainissement hors entretien des réseaux). En 2011, 7 000 tonnes de matière sèche de boues ont été produites par ces STEP. Les boues sont épaissies, déshydratées, chaulées ou séchées avant d’être envoyées en compostage, en épandage ou en valorisation énergétique. Co-compostage et épandage 12 000 tonnes de boues déshydratées à environ 27% de siccité ont été envoyées dans deux installations de compostage (à Toul et à Faulquemont) dont la collectivité n’est pas maître d’ouvrage. HAGANIS paie 63 €HT /tonne pour faire composter ses boues. La filière de compostage a été mise en place pour stabiliser les boues primaires afin de pouvoir les épandre par la suite (exigence de l’arrêté du 08 janvier 1998). Par ailleurs, environ 12 500 tonnes de boues de siccité 28% sont valorisées directement en agriculture dans le cadre d’un plan réglementaire d’épandage couvrant 4 400 ha (800 ha épandus en 2011). Valorisation thermique Une partie des boues est destinée à la valorisation énergétique. En effet, 3 600 tonnes de boues ont été traitées en chaufferie industrielle en 2011 sous forme de 1 040 tonnes de granulés. Les granulés de boues séchées (90 à 95% de siccité) sont utilisés comme combustibles de substitution par la chaufferie d’une papeterie avec un coût d’environ 30€/tonne.


3-4 Prix de valorisation / élimination En prenant en compte toutes les filières de valorisation et /ou d’élimination des boues de STEP (Figure 15), nous remarquons tout d’abord qu’il existe une grande variation des prix payés par les collectivités pour les différentes filières. L’épandage est certainement une des filières d’évacuation la moins coûteuse tandis que l’incinération reste assez chère. Cependant, une grande variabilité est également observée par filière avec parfois des politiques tarifaires qui ne sont pas représentatives des coûts réels. Aucune corrélation n’a pu être établie entre le prix payé pour les filières de valorisation/élimination et un des paramètres suivants : la localisation de la collectivité, la capacité des STEP, les techniques de traitement employées sur STEP, la siccité et la quantité de boues valorisées /éliminées (Annexe 4-7). Il faudrait étudier la combinaison de plusieurs facteurs, mais sur un nombre de réponses beaucoup plus important.

Figure 15 : Prix payé par les collectivités pour la valorisation /l’élimination des boues (une croix représente une collectivité ayant répondu). Les prix de valorisation / élimination de boues risquent encore d’augmenter. En effet, l’augmentation de la TGAP va faire augmenter le prix à payer pour l’incinération et l’enfouissement des boues. De plus, le coût du transport sera de plus en plus élevé avec l’augmentation du prix du carburant. Pour le compostage, en raison de l’évolution des réglementations de plus en plus strictes au niveau national et européen, il sera probablement de plus en plus difficile de produire du compost normé et les coûts de traitement vont augmenter. Il est donc nécessaire d’améliorer la performance de traitement des boues sur STEP afin de diminuer au maximum la quantité de boues à valoriser et à éliminer en sortie de STEP et d’améliorer leur qualité.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Prix payé pa

r les collecMvités po

ur valorisaM

on/

élim

inaM

on des bou

es (€

HT/tonn

e MB)

Epandage : prix payé à l'agriculteur

Compostage : prix payé à l'installaMon

IncinéraMon // Stockage prix payé à l'installaMon

pour prestaMon rendue

poliMque tarifaire / cas parMculier


CONCLUSION L’objectif de cette étude était de réaliser un état des lieux de la gestion des boues issues du traitement des eaux usées résiduelles en France. Malgré le faible nombre de données collectées, les résultats obtenus lors de l’enquête réalisée par AMORCE semblent assez cohérents par rapport aux statistiques nationales de valorisation des boues. Ceci nous a permis tout d’abord d’avoir une vision de la gestion des boues à l’échelle nationale. Ensuite, nous avons recueilli des données concernant les coût et/ou les prix des différentes filières de valorisation /élimination des boues qui étaient rarement indiqués dans la littérature. Grace à cette enquête, des difficultés de gestion ont également été mises en évidence. La plupart des boues produites sont destinées à la valorisation organique (épandage direct, compostage ou méthanisation), soit 81% de la production totale de boues des collectivités ayant répondu. En effet, le retour au sol des matières organiques reste une voie très intéressante d’un point de vue environnemental et d’un point de vue économique. Par ailleurs, 14% de la production totale de boues sont envoyés en valorisation énergétique / thermique et seulement 1% en stockage (ISDND). Plusieurs collectivités indiquent cependant qu’elles ont de plus en plus de mal à épandre leurs boues, les conditions d’épandage devenant de plus en plus strictes, tandis que la période et la surface d’épandage autorisées sont réduites. Par conséquent, la plupart des collectivités qui ont eu des difficultés d’épandage des boues envisage de composter ou de méthaniser les boues avant de les épandre. Les boues sont ainsi stabilisées, leur volume est réduit pour faciliter leur stockage et leur transport. De plus, il est alors possible d’obtenir un compost normé ayant un statut national de « produit ». Il semble donc qu’il y ait eut ces dernières années une augmentation de la quantité de boues valorisées par la filière de compostage à cause des difficultés rencontrées dans les autres méthodes de valorisation. Pour confirmer cette tendance, il faudrait étudier l’évolution de la quantité de boues compostées en France. L’instabilité réglementaire actuelle (travail sur la sortie du statut de déchet des composts et des digestats qui concerne les amendements de boues de STEP) pourrait cependant ralentir le développement du compostage de boues en France.


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GLOSSAIRE A

AB : Agriculture Biologique ANSES : Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail B

Boue : mélange d’eau et de matières solides séparées des différents types d’eau qui la contiennent. C

CTO : Composé Trace Organique CET : Centre d’Enfouissement Technique D

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène pendant cinq jours DCO : Demande Chimique en Oxygène E

EH : Équivalant Habitant ETM : Élément Trace Métallique (anciennement métaux lourds), H

HAP : Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques I

ICPE : Installation Classée pour la Protection de l'Environnement ISDND : Installation de Stockage des Déchets Non Dangereux M

MES : Matière En Suspension MO : Matière Organique MF : Matière Fertilisante MS : Matière Sèche MV (S) : Matière Volatile (sèche)


O

O2 : Oxygène OVH : Oxydation par Voie Humide N

N : Azote NH3 : Ammoniac P

P : Phosphate PHA : Polyhydroxyalcanoate PDED : Plan Départemental d’Élimination des Déchets ménagers S

SAT : Stabilisation Aérobie Thermophile STEP : Station d’épuration Siccité : Quantité de solide restant après un chauffage à 110° C pendant 2 heures. Elle s'exprime en %. Siccité = MS*100 /production de boues T

TMS (tMS) : Tonne de Matière Sèche U

UIOM : Usine d’Incinération des Ordures Ménagères


ANNEXES

Annexe 1: Valeurs seuils proposées par le JRC pour l’ensemble des composts et des digestats de déchets organiques, document de travail du 10 août 2012.

Paramètre Seuil (1) Teneur minimale en Matière Organique 15% de matière sèche

(2) Absence de pathogènes Absence de Salmonella sp. dans 25g d'échantillon 1000 CFU/g de matière fraiche de E. Coli

(3) Teneur limite en mauvaises herbes et des propagules de plante viable 2 semences viable / L de compost ou digestat

(4) Teneur limite en impuretés macroscopiques métal,plastique et verre >2mm : 05% de MS, déterminé par méthode à l'eau de Javel

(5) Teneur limite en métaux lourds et polluants organiques en mg/kg de matière sèche (sauf PCDD/F)

Zn 400 Cu 100 Ni 50 Cd 1,5 Pb 120 Hg 1 Cr 100 PCB7 (somme de PCBS28,52,101,118,138,153 et 180) 0,2

PAH 16 (somme de naphthalene, acenaphtylène, acenaphtène, fluorène, phenanthrène, anthracène, fluoranthène, pyrène, benzo[a]anthracène, chrysène, benzo[b]fluoranthène, benzo[k]fluoranthène, benzo[a]pyrène, indeno[1,2,3-cd]pyrène, dibenzo[a,h]anthracène et benzo[ghi]perylène)

6

PCDD/F (ng I-TEQ/kg de matière sèche) 30 PFC (somme de APFO et SPFO) 0,1


Annexe 2 : Différentes combinaisons de traitements des boues utilisées par les collectivités

3

16

7

9

1

3 2

3 2

0

4

8

12

16

20

Épaississement Déshydrata:on Séchage Épaississement + Déshydrata:on

Déshydrata:on + Séchage

Épaississement + Déshydrata:on + Stabilisa:on

Épaississement + Déshydrata:on +

Séchage

Épaississement + Déshydrata:on + Stabilisa:on +

Séchage

non connu

Nom

bre de

collec+vités

Combinaison de techniques de traitement

aspetit

Tampon


Annexe 3 : Combinaisons de traitements de boues avant la valorisation par compostage

2

6

8

1

3

0

2

4

6

8

10

Epaississement Deshydrata:on Epaississement + Deshydrata:on

Epaississement + Deshydrata:on+

séchage

Epaississement + Deshydrata:on + Stabilisa:on +

Séchage

Nom

bre de

collec+vités

Combinaison de techniques de traitement


Annexe 4 : Réponses des collectivités sur le prix payé à l'agriculteur pour l'épandage des boues en 2011

N° département

Capacité de(s) STEP

(EH)

Traitement des boues avant l'épandage

Quantité de boues épandues (tMS)

Siccité des boues

épandues

Prix payé HT par la collectivité à

l'agriculteur pour l'épandage des

boues en 2011 (Hors transport) (€HT/tMB)

Prix payé HT par la collectivité à

l'agriculteur pour l'épandage des

boues en 2011 (Hors transport) (€HT/tMS)

59 317 150 [Déshydratation] 6 370 28,3

0 (prestation réalisée par un prestataire)

45 620 644 [Epaississement] + [Déshydratation] 26 770 30

51 470 000 [Epaississement] + [Déshydratation] 16 639 30

85 54 000 [Déshydratation] 324 25

44 837 000 [Epaississement] + [Déshydratation] +

[Stabilisation] 6 805 25,5

71 145 000 [Séchage] 2 100 31,3

42 144 933 [Epaississement] + [Déshydratation] + [Séchage] 3 203 35


[Stabilisation] 6 665 75

62 203 500 [Déshydratation] 3 375 30 2,1 7 25 200 000 [Déshydratation] 7 000 30 6,9 23


[Stabilisation] 4 900 30 12,5 41,67


[Stabilisation] + [Séchage] 3 500 28 20 61,4


Annexe 5 : Réponses des collectivités sur le prix payé pour le compostage des boues en 2011

N° département

Capacité de(s) STEP

(EH)

Traitement des boues avant compostage

Quantité de boues envoyées en compostage

Siccité des boues en entrée

compostage

Prix payé par les collectivités pour le

compostage des boues (€HT/tMB)


compostage des boues (€HT/tMS)

59 317150 [Déshydratation] 8 500 25 0 0

45 620644 [Epaississement] + [Déshydratation] 4 718 30 0 0

88 NC [Déshydratation] 291 30 0 0


29 NC [Epaississement] 3 281 20

0€/tonne pour les STEP sur le

territoire / 30€/tonne pour les STEP extérieures

150 € /tonne pour les STEP extérieures

50 123800 [Déshydratation] 700 25 49 196

57 440600 [Epaississement] +

[Déshydratation] + [Stabilisation]

12 000 26 63 242,3


58 100000 [Déshydratation] NC 20 75 375

66 NC [Epaississement] +

[Déshydratation] + [Stabilisation] + [Séchage]

26 060 20 78,5 392,5


Annexe 6 : Réponses des collectivités sur le prix payé pour le traitement thermique des boues en 2011

N° département

Traitement des boues avant le traitement

thermique

Quantité de boues traitées

Siccité des boues en entrée combustion


traitement des boues (€HT/tMB)


traitement des boues (€HT/tMS)

25 NC 9 30 11 (politique tarifaire spécifique) 36,5

73 [Déshydratation] 19495,5 20 158 790 78 [Déshydratation] 1747 20 58,2 291 66 NC 58 24 62 258,3 73 [Séchage] 1364 50 78,5 157 95 [Epaississement] 3589 22 106,7 484,9

64 [Déshydratation] 10185,22 22 73,4 € HT/ tonne + 5,2 € HT de TGAP /tonne 357,3

Annexe 7 : Réponses des collectivités sur le prix payé pour envoyer des boues en ISDND en 2011

N° département

Traitement des boues avant stockage

Quantité de boues mise en stockage

Siccité des boues entrée en stockage

Prix payé par les collectivités pour le stockage des boues

(€HT/tMB)

Prix payé par les collectivités pour le stockage des boues

(€HT/tMS) 974 [Séchage] 4569,5 30-40 47 134,3 01 [Séchage] 1840 30 52 ou 63 191,7

31 [Déshydratation] 85 30 66 219,8

23 [Déshydratation] 0 35 96.2 274,9


Annexe 8 : Questions – réponses sur l’épandage Comment est défini le périmètre d’un plan d’épandage ?

Le périmètre d’épandage des boues est défini par le plan d’épandage. D’une façon générale, ce plan doit planifier un épandage sur une surface au moins trois fois supérieure à la surface annuelle nécessaire. Cela permet un changement de parcelle d’épandage tous les ans, revenant après trois ans (année 4) à la parcelle de l’année 1.

Quelle est la durée d’un plan d’épandage ?

La durée de ce plan d’épandage varie d’une collectivité à l’autre (parfois 10 ans, parfois 20 ans) mais l’objectif est qu’il soit valable le plus longtemps possible. Il est révisé et mis à jour en cohérence avec l’évolution de la réglementation et le périmètre d’épandage.

Comment les agriculteurs sont-ils choisis pour recevoir des boues ?

Ce n’est pas un choix, il s’agit plutôt un compromis. En effet, les producteurs de boues (soit la collectivité, soit un prestataire ou un délégataire) cherchent des agriculteurs qui veulent recevoir des boues, sous garantie d’une convention. Le champ agricole que l’agriculteur possède sera donc planifié dans le plan d’épandage. Au fur et à mesure, l’agriculteur peut décider de ne plus recevoir des boues.

Qui prend en charge les analyses des boues (avant l’épandage, pour le suivi), le transport et l’épandage des boues ?

La plupart du temps, ce sont les producteurs des boues qui prennent en charge toutes les analyses et le transport en suivant le principe de « zéro euros rendu racine ». C’est-à-dire que le producteur des boues est responsable de leur élimination complète. Il prend donc en charge les frais de transport, d’épandage et de suivi analytique des boues. Il est possible que ce soit l’agriculteur qui réalise l’épandage lorsqu’il possède le matériel nécessaire.

L’épandage est-il globalement moins coûteux que d’autres exutoires ? Une collectivité nous a fourni un tableau comparatif des coûts d’évacuation des boues entre la filière agricole et l’élimination en installation de

stockage (voir tableau ci-dessous). Le scénario 1-A correspond à la situation actuelle, le scénario 1-B est un projet et le scénario 2 sert à comparer la situation actuelle à l’enfouissement du même tonnage de boues. Ainsi, en comparant les scénarios 1-A et B avec le scénario 2 de stockage des boues en ISDND, nous observons une économie de 32 500 €HT/an et 44 000 €HT/an, respectivement pour les scénarios 1-A et 1-B. Une autre collectivité nous a indiqué que le coût de l’évacuation des boues en épandage représente environ 1,63% du budget annuel de fonctionnement et le coût du compostage représenterait 9,94% du budget annuel. De manière générale, la part de la gestion des boues dans le coût de l’assainissement semble faible. Cependant, beaucoup de collectivités ne calculent pas cette donnée.


L’épandage des boues est-il plus avantageux que les engrais chimiques ?

Cela dépend du contexte. Par exemple, selon les différents types de boues, la teneur en matière fertilisante varie beaucoup. Les boues liquides contiennent très peu de matière fertilisante, les boues chaulées apportent du calcium qui est très avantageux pour les sols acides. Dans les boues compostées, il ne reste presque plus d’azote. L’intérêt réel des boues dépend donc du besoin du sol.

De plus, l’azote se présente sous deux formes dans les boues : ammonium (NH4+) et nitrate (NO3) et seul l’ammonium est immédiatement

disponible pour les végétaux. La transformation du nitrate en ammonium est influencée par la météorologie, il est donc difficile de la maîtriser. D’un point de vue économique, le prix des engrais chimiques (dépendant principalement de leur teneur en azote, phosphore et potasse) peut

doubler d’une année sur l’autre, en fonction notamment du cours du pétrole.

Gestions des boues de station d'épuration

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