Optimiser le potentiel énergétique des systèmes d’assainissement
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EnergieSommaire du dossier
Fiche action Cit'ergie
REFERENCES AU CATALOGUE CIT'ERGIE
Domaine 3 : Approvisionnement énergie, eau, assainissement
Sous-domaine : 3.3. Gestion de l'eau, des espaces verts, des déchets du territoire
Mesure : 3.3.2
Points (sur 500) : 12
Thématique : Eau et assainissement
Secteur(s) réglementaire(s) : Industrie branche énergie, Déchets |
CONTEXTE ET ENJEUX
Les systèmes d’assainissement peuvent être optimisés pour réduire leur consommation d’énergie et il est possible d’y installer des systèmes de production d’énergie renouvelable et de récupération.
Concernant la gestion des boues d’épuration, épandage (valorisation matière) et méthanisation (valorisation énergétique) ne sont pas opposés et peuvent se compléter. 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 la valorisation des boues par épandage est clairement réglementée et d’autres solutions peuvent être étudiées selon le contexte (actuellement, 60% des boues sont épandues selon la fiche technique « Epandage », ADEME, aout 2016). Dans tous les cas, le choix de filières de valorisation ou d’élimination des boues produites doit prendre en compte l’existence et la pérennité des débouchés potentiels (y compris pour le digestat issu de la méthanisation) et essayer de mutualiser les équipements de traitement des déchets existants sur le territoire (plateforme de compostage, unité de valorisation énergétique à proximité, …)
CONTEXTE REGLEMENTAIRE (Informations données à titre indicatif n'ayant pas de valeur légale)
- CGCT -art L2224-7 : les collectivités compétentes en matière d'assainissement sont responsables de l'élimination des boues produites.
- Le code de l’environnement impose à l’exploitant de réaliser à ses frais un Plan d’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
Le statut des boues d’épuration municipales est défini principalement par le décret 97-1133 du 8 décembre 1997 relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées. C'est un déchet au sens de la loi du 15 juillet 1975 et également une matière fertilisante au sens de la loi 79-595 du 13 juillet 1979. La mise en décharge des boues est interdite depuis 2002 à l’exception des boues considérées comme des déchets ultimes.
- Directives Cadres Européennes sur l’Eau
- Grenelle I -art.24 : mise aux normes des STEP d’ici 3 ans (taux de conformité de 98 % d’ici à 2010 et de 100 % d’ici à 2011). Généralisation de la détection de fuites dans les réseaux et programmation des travaux nécessaires.
- Norme NF U 44-095 Amendements organiques - Composts contenant des matières d'intérêt agronomique, issues du traitement des eaux.
REFERENTIEL D'ACTIONS
Légende de la nomenclature pour chaque action :
Niveau d’exigence/Complexité : C=Démarrer/Simple ; B=Consolider/Moyen ; A=Etre exemplaire/Complexe
= Action Qualité de l’air ; 
= Action d’adaptation au changement climatique
Niveau C | Réaliser un état des lieux de l’efficacité des systèmes d’assainissement et formaliser les objectifs : - une analyse de l'efficacité énergétique des installations de collecte et d'épuration des eaux usées a été effectuée. - la recherche de l’efficacité énergétique des stations d'épuration est demandée dans les contrats de DSP ou inscrite dans la stratégie de la régie (une certification ISO 14001 et/ou 50001, etc. du service ou des installations est un plus).
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Niveau C | Analyser le potentiel de récupération de chaleur sur les eaux usées - le potentiel d'utilisation des calories des stations d’épuration et des collecteurs d'eaux usées est déterminé, une étude existe. Elle doit croiser les tailles de collecteurs, les débits disponibles avec les possibilités d’utilisation (les sites consommateurs sont identifiés).
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Niveau C | Analyser le potentiel de valorisation des boues d’épuration : - réalisation d’une étude sur les possibilités de valorisation des boues ; valorisation matière et valorisation énergétique devant être étudiées de manière complémentaire selon les débouchés et les possibilités techniques. Le co-traitement avec les déchets ménagers et/ou d’origine agricole est à étudier pour de faibles volumes. - les gisements et techniques pouvant évoluer au fil du temps, la collectivité doit être attentive à l'actualisation des données et conclusions de l'étude sur les possibilités de valorisation des boues (attention aux études trop anciennes).
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| Niveau B | Réaliser les travaux d’amélioration de l’efficacité énergétique du système d’assainissement - les mesures résultant des analyses de l’efficacité énergétique du système d’assainissement sont entièrement appliquées.
Exemples d'actions possibles pour améliorer l’efficacité énergétique sur les réseaux : - réseaux séparatifs (hors centres villes anciens), - campagnes de vérification des conformités des branchements et de diminution des eaux claires parasites - campagnes de connaissance des états des collecteurs visitables et non visitables et programmation de travaux - optimisation des postes de relèvement (conditions hydrauliques, fonctionnement) - systèmes de stockage et dépollution des eaux pluviales (évalué dans la mesure 3.3.3 dédiée)
Exemples d’action possibles pour améliorer l’efficacité énergétique des stations d’épuration : - remplacement / optimisation du réseau d'aération des traitements biologiques, et mise en place d’une régulation asservie à la charge à traiter (et non cadence durée ou potentiel REDOX), - mise en place de variateurs de vitesse selon pertinence - Filière pluviale dédiée visant à limiter la dilution de l’effluent
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| Niveau B | Réaliser les travaux de valorisation énergétique des systèmes d’assainissement -les installations de récupération de chaleur sur les eaux usées ou épurées sont réalisées ou en phase de construction - un dispositif de valorisation des boues d’épuration est en place et dépasse le simple respect de la règlementation dans sa mise en œuvre : méthanisation avec injection du biogaz dans le réseau ou cogénération si débouchés de la chaleur existantes à proximité (le chauffage des digesteurs et des locaux ne suffit pas, il est possible d’utiliser la chaleur de l’eau épurée pour cela), valorisation matière avec optimisation de la solution choisie ou caractère innovant montrant une réflexion poussée de la collectivité (séchage solaire des boues, traitements visant à améliorer l'intérêt agronomique des boues ou leur manutention, compostage… la réalisation du plan d’épandage règlementaire est apprécié mais ne suffit pas pour avoir l’ensemble des points).
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| Niveau A | Suivre régulièrement les actions et évaluer leurs effets - L'effet des mesures pour améliorer l’efficacité énergétique des systèmes d’assainissement est suivi par des indicateurs, en priorité : ratio kWh/kgDBO5 éliminé se situe, selon filière, autour des valeurs suivantes : boues activées entre 2 et 4, SBR (réacteur biologique séquencé) autour de 4 et BRM (bioréacteur à membranes) autour de 5. Par défaut : ratio kWh/m3 épuré en diminution (comparaison sur plusieurs années). - Suivi d’un indicateur mesurant la production de chaleur de récupération sur les eaux usées en MWh/an. - suivi d'un indicateur de valorisation des boues d’épuration, montrant la progression de la collectivité, par exemple le % de boues valorisées par méthanisation et/ou compostées. Ces indicateurs sont régulièrement utilisés pour des actions correctives et d'amélioration.
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INDICATEURS
Indicateurs prioritaires
- Consommation énergétique des STEP kWh/kgDBO5 éliminé
Indicateurs complémentaires
- % de boues valorisées par méthanisation : L'indicateur mesure le pourcentage de boues valorisées par méthanisation, sachant qu'une seconde valorisation par épandage ou incinération avec récupération de chaleur est possible par la suite. La méthanisation réduit la quantité des boues, il faudra traiter le digestat par la suite.
EXEMPLES DE BONNES PRATIQUES
Bordeaux Métropole : DSP assainissement avec éco-critères
Inscription d’éco-critères lors du renouvellement de la DSP assainissement avec la Société de Gestion de l’Assainissement de la CUB (SGAC). Les 2 principales stations seront alimentées en électricité verte à hauteur de 15 GWh en 2013 et 30 GWh en 2018 (plus de 50 % de la consommation de la SGAC). La valorisation des déchets et des rejets occupe une place importante dans ce contrat : cogénération sur une station d’épuration (3,5 GWh/an d’électricité prévu), récupération de la chaleur des eaux usées et des déchets, co-gestion pour une production de biogaz et micro-turbinage des eaux de rejet, réseau d'eau épurée pour le chauffage du quartier des bassins à flot par PAC en pied d'immeuble, récupération de calories pour chauffer et climatiser en simultané le Muséum d'histoire naturelle pour garantir température et hygrométrie.
Communauté Urbaine de Dunkerque : Rénovation de la STEP Coudekerque-Branche
pour améliorer la performance énergétique de l’installation (optimisation des process, récupération de chaleur sur les bassins pour le chauffage des bureaux).
Communauté d'Agglomération Seine-Eure : Performance énergétique des stations d’épuration
Dans le cadre d’une mise en conformité, la reconstruction de trois stations d’épuration (avec récupération de chaleur pour deux d’entre elles) en remplacement de six unités peu performantes a, quant à elle, permis à l’Agglomération de récupérer des certificats d’économies d’énergie.
Métropole Nice Côte d'Azur : Optimisation des consommations énergétiques de la station d’épuration Haliotis
L’ensemble de ces travaux permettra une réduction d’environ 16 % des 18 GWh consommés par la station d’épuration d’Haliotis. Dans le cadre de ce projet, 5 types d’opérations standardisées dans le dispositif des Certificats d’Économies d’Énergie ont été définies. Ces opérations permettront de valoriser un total de 51 000 MWh CUMAC.
Grenoble Alpes Métropole : Méthanisation des boues de STEP
Pour éviter l’émission de 1 800 tonnes de CO2. Le biogaz sera injecté sur le réseau GRDF (partenariat prévu avec Air liquide et GEG) si les conditions réglementaires le permettent ; à défaut, de l’électricité sera produite par une centrale de cogénération.
Communauté d'Agglomération de Quimper : Valorisation énergétique des effluents du territoire
A la station d’épuration du Corniguel, seuls 30 % du biogaz émis étaient valorisés sous forme de chaleur et d’électricité. A partir de 2013, l’Agglomération valorise plus de 60 % du biogaz émis.
Chambéry Métropole : Valorisation du biogaz de l’usine de dépollution de l’eau
100 % des boues de l’usine de dépollution sont méthanisées depuis 2014. A environ 80 % de son régime optimal, 10 399 kg Matière Sèche de boues seront digérées chaque jour, fermentant ensuite 1 mois dans le digesteur. Chaque année 19,8 GWh de biogaz (5 435 Nm3/jour) seront produits et brûlés pour dégager 5,3 GWh de chaleur, une chaudière gaz de 1,1 MW venant en appoint. Cette chaleur est utilisée sur place pour chauffer les locaux, réchauffer les 2 digesteurs, et générer par cogénération 5,2 GWh d’électricité injectée dans le réseau mais d’autres solutions de valorisation du biogaz sont actuellement à l’étude (telle que la production de biogaz carburant pour alimenter les bus ou l’injection dans le réseau de gaz).
AUTRES RESSOURCES ET OUTILS
- Fonds Chaleur – ADEME
- Ressources sur les indicateurs de performance sur le site : www.eaudanslaville.fr
- Gestion des boues de stations d’épuration, co-traitement avec les déchets ménagers, Enquête AMORCE novembre 2012
- Boues de station d’épuration : techniques de traitement, valorisation, élimination, note AMORCE novembre 2012