Égouts municipaux

Dans le flot incessant d'une urbanisation mondiale accélérée, les stations d'épuration des eaux usées municipales sont devenues une infrastructure critique, jouant un rôle central dans la barrière écologique urbaine. Ces installations se trouvent en première ligne, soumises continuellement aux pressions croissantes de la « croissance exponentielle de la population » et à l'impératif d'« amélioration stricte de la qualité de l'eau ». Alors que les villes s'étendent, se densifient et que leurs économies progressent, le volume des eaux usées générées augmente, tandis que, parallèlement, les exigences du public et des réglementations en matière d'eaux rejetées plus propres et d'environnements aquatiques plus sains s'intensifient, ce qui pose un défi considérable aux urbanistes et ingénieurs municipaux.

Le cas de la station d'épuration dans la zone urbaine ancienne d'une certaine ville de niveau préfectoral en Chine centrale est un exemple emblématique de ce dilemme urbain répandu. En fonctionnement continu depuis plus de 15 ans, cette installation porte les marques de son époque. Elle a été conçue pour une autre époque, desservant une emprise urbaine plus restreinte et une population moins consommatrice. Sa zone de service s'étend sur 35 kilomètres carrés, et elle doit traiter les eaux usées générées par 400 000 habitants permanents — un nombre qui a probablement augmenté depuis sa mise en service. La capacité initiale de conception était modeste, de 30 000 tonnes par jour, un chiffre autrefois suffisant. Toutefois, les deux moteurs que sont l'expansion urbaine — l'extension dans les districts environnants et l'afflux de nouveaux résidents — combinés à une augmentation spectaculaire du niveau de vie, ont rendu cette capacité critique obsolète. Le débit journalier entrant a bondi à 45 000 tonnes, soit une surcharge de 50 %, ce qui pousse les infrastructures vieillissantes à leurs limites absolues. Cette surcharge hydraulique entraîne une réduction des temps de rétention, compromettant ainsi l'efficacité du traitement et risquant le non-respect de la réglementation.

Les défis ne sont pas uniquement quantitatifs, mais profondément qualitatifs. Les eaux usées entrantes présentent un profil chimique complexe et fluctuant. La concentration en demande chimique en oxygène (DCO), un indicateur clé de la charge polluante organique, est très variable, oscillant entre 300 et 800 mg/L. Cette variabilité constitue en elle-même un problème pour les systèmes de traitement biologique, qui fonctionnent préférentiellement dans des conditions stables. La composition de ces eaux usées reflète directement la vie urbaine moderne : elles sont chargées de sous-produits des tâches ménagères, notamment des graisses, huiles, résidus gras et déchets alimentaires provenant des cuisines. Une composante importante et problématique est la forte concentration de détergents synthétiques et de tensioactifs, qui peuvent provoquer de l'écume et inhiber les processus biologiques. En outre, malgré la réglementation, le flux d'eaux usées contient un mélange de polluants provenant de petites unités industrielles ou commerciales non conformes qui rejettent illégalement ou de manière inappropriée dans le réseau d'égouts municipal. Ces polluants peuvent inclure des métaux lourds, des solvants et d'autres composés persistants toxiques pour les consortiums microbiens essentiels au traitement.

Face à cette réalité, le système de traitement d'origine de l'usine — probablement basé sur des procédés conventionnels de boues activées datant du début des années 2000 — était poussé au-delà de ses capacités prévues. Des composants essentiels tels que les systèmes d'aération, les décanteurs et les stations de pompage fonctionnaient de manière inefficace, affectés par l'usure mécanique, une forte consommation d'énergie et une incapacité à gérer les charges nutritives et les chocs toxiques de façon constante. Le système était sur le point d'être progressivement mis hors service, confronté aux perspectives inquiétantes de sanctions réglementaires répétées, de plaintes publiques liées aux odeurs ou à la qualité des eaux réceptrices, et finalement, à un frein au développement durable de la ville. Une simple extension ne suffisait pas ; un bond technologique s'imposait.

C'est à ce moment crucial que la mise en œuvre et la rénovation complète à l'aide du système d'équipements de traitement des eaux usées municipales QDEVU ont fourni une solution transformatrice. Il ne s'agissait pas d'une simple réparation ponctuelle, mais d'une refonte stratégique conçue pour garantir l'adaptabilité future de l'installation. Ce projet a permis à ce centre urbain vieillissant d'accomplir un saut technologique, passant résolument d'un traitement élémentaire « basique », visant simplement à respecter les normes minimales de rejet, à l'atteinte des deux objectifs supérieurs et complémentaires de « rejet de haute qualité » et de « réutilisation des ressources ».

Alors, en quoi consiste concrètement cette mise à niveau par bond technologique ? Le système QDEVU représente une chaîne de traitement intégrée et avancée. La rénovation a probablement commencé par un prétraitement renforcé afin de gérer le débit accru et d'éliminer les matières solides plus fines. Le cœur de la mise à niveau a sans doute consisté à remplacer ou à compléter l'unité de traitement biologique par un procédé plus robuste et efficace, tel qu'un bioréacteur à membrane (MBR). La technologie MBR associe la dégradation biologique à la filtration par membrane, remplaçant le clarificateur secondaire traditionnel. Cela permet de maintenir une concentration beaucoup plus élevée de biomasse active dans le réacteur, ce qui se traduit par une empreinte au sol nettement réduite et des performances de traitement supérieures, capables de gérer efficacement les variations des concentrations de DCO et d'ammoniac.

En outre, des procédés avancés de retrait des nutriments (élimination biologique améliorée du phosphore et nitrification/dénitrification) ont sans aucun doute été intégrés afin de lutter contre le potentiel d'eutrophisation des eaux réceptrices. La dernière étape, et la plus cruciale pour la réutilisation, est une barrière de traitement tertiaire avancée, impliquant probablement une ultrafiltration et une désinfection par ultraviolets ou une osmose inverse. Cette approche à multiples barrières garantit l'élimination des agents pathogènes, des matières en suspension et des organiques traces, produisant un effluent d'une qualité exceptionnellement élevée.

Ce produit de haute qualité, l'eau, dépasse largement les normes de rejet de base et devient ainsi une ressource précieuse. Il peut être utilisé en toute sécurité pour des applications urbaines telles que l'irrigation des parcs publics, des terrains de golf et des ceintures vertes, le nettoyage des rues, l'alimentation en eau de refroidissement industrielle ou la recharge des nappes phréatiques, permettant ainsi de préserver les précieuses ressources en eau douce. Parallèlement, le processus de traitement lui-même est optimisé pour la récupération des ressources. Les boues générées pendant le traitement sont digérées anaérobieusement afin de produire du biogaz, une source d'énergie renouvelable pouvant être utilisée pour alimenter les opérations de l'usine, réduisant ainsi son empreinte carbone et ses coûts énergétiques. Le digestat stabilisé peut être transformé en compost organique destiné à un usage agricole.

En conclusion, l'intégration stratégique du système QDEVU a transformé cette usine municipale en difficulté en un atout pour la communauté. Elle a permis de répondre efficacement aux pressions hydrauliques et polluantes, garantissant le respect des normes environnementales les plus strictes. Plus important encore, elle a inauguré une nouvelle ère de gestion circulaire de l'eau pour la vieille ville, où les eaux usées ne sont plus perçues comme des déchets, mais comme une source fiable d'eau, d'énergie et de nutriments, établissant ainsi une référence pour les infrastructures urbaines durables au XXIe siècle.