Réutiliser les filtrats issus du traitement des matières de vidange pour l’irrigation d’une plantation forestière (Nègrepelisse).

Solutions et résultats

L’unité de traitement des matières de vidange par lits de séchage plantés de roseaux (LSPR) de Nègrepelisse a été mise en service en 2013. Elle offre une solution alternative, écologique, à faible coût énergétique et délocalisée pour la gestion de ces sous-produits (Molle et al., 2013).

Gérée par le Syndicat Départemental des Déchets de Tarn et Garonne (SDD82) avec le soutien de la Communauté de Communes Quercy Vert Aveyron (Maîtrise d’ouvrage déléguée) et le SATESE 82 (Suivi technique) et, financée par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne, le Conseil Département 82 et l’Europe (Feder), cette installation conçue pour traiter 11 000m³ de boues par an, est unique en France. En effet, les filtrats produits permettent d’irriguer, durant la période estivale, 4,7 ha de plantations sylvicoles avec des taillis à courte rotation (TCR), soit 5 400 plants issus d’essences d’eucalyptus (2,7 ha) et de peupliers (2 ha). Ces plantations, récoltées tous les 7 à 8 ans, sont valorisées, en circuit court, sous forme de plaquettes-énergie (P45) pour alimenter les chaudières municipales à bois.

Figure 2 : Photos et schéma des différentes étapes de traitement des matières de vidange de l’unité de Nègrepelisse (Irstea et al., 2018).)

• Les matières de vidange sont acheminées, après un dégrillage et prétraitement aérobie (bassin d’aération de 180m³, vers des lits de séchage plantés de roseaux (LSPR, 2600m² subdivisés en 8 bassins de 325m²). Les percolats récupérés en sortie de ces lits sont traités une deuxième fois grâce à un filtre planté de roseaux complémentaire (100m²) (Figure 2). La destination du filtrat final dépend ensuite de la saison (figure 3) :
  • Entre octobre et mai (filière « d’hiver »), les plantations forestières étant en repos végétatif, le filtrat est acheminé dans les lagunes de la station d’épuration de la commune, qui jouent le rôle de tampon, avant d’être rejeté dans le milieu naturel. Le temps de séjour dans ces lagunes s’élève à plus d’un an afin d’améliorer au maximum la qualité du rejet et notamment diminuer sa teneur en phosphore (P) et azote (N). L’eau en sortie de lagunes est de très bonne qualité et respecte les prescriptions sanitaires et techniques imposées par la règlementation (DBO5 filtré < 25mg/l, DCO filtré < 125mg/l, MES < 150 mg/l).
    Cette filière « hiver » est soumise à l’arrêté du 21/07/15 relatif aux systèmes d’assainissement collectif et aux installations d’assainissement non collectif, à l’exception des installations d’assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure à 1,2kg/j de DBO5.
  • Entre mai et octobre (filière « d’été »), les eaux en sortie du filtre secondaire sont envoyées par pompage jusqu’à la plantation forestière pour une irrigation à faible débit. Cette eau, riche en éléments minéraux, sert à répondre aux besoins en eau et en nutriments des arbres. Le sol forestier sert, quant à lui, de « filtre vert naturel ». En parallèle, un bassin tampon d’une capacité de 140m³ sert de réserve à l’irrigation.
    Afin d’éviter tout risque lié à l’irrigation de cette plantation, le site, propriété de la collectivité, est entière clôturé.
    À noter que cette filière « été » est soumise à l’arrêté du 15/09/20 modifiant l’arrêté du 8 janvier 1998 fixant les prescriptions techniques applicables aux épandages de boues sur les sols agricoles en application au décret n°97-1133 du 8 décembre 1997 relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées. Le maître d’ouvrage a obtenu un arrêté préfectoral autorisant l’épandage de boues sur la parcelle de plantation forestière issues du traitement des matières de vidange. Cet arrêté datant 2012, est arrivé à échéance en 2022. Des discussions vont être lancées pour le renouveler.

Figure 3: Schéma de fonctionnement de la station : Réutilisation des eaux usées de matières de vidanges (Fiche technique, SDD82).

Figure 4 : Vu aérienne de l’unité de traitement des matières de vidange de Nègrepelisse et localisation de la zone de plantation (Irstea et al., 2018).

Afin d’évaluer l’impact de l’irrigation avec ces effluents traités sur le milieu récepteur (nappe, cours d’eau et sol) et sur la croissance et la production en biomasse des arbres, un suivi expérimental a été coconstruit et financé par l’Agence de l’eau Adour-Garonne et avec les partenaires du projet (Irstea, Communauté de Communes Quercy Vert Aveyron, SDD82, Institut Technologique FCBA et SATESE du Tarn et Garonne), a été lancé en 2013 (Irstea et al., 2018).

Ainsi, de 2014 à 2016, trois modalités (nombre de jours d’irrigation par an) ont été testées et comparées à une modalité témoin (tableau 1). L’irrigation, à raison de 5477m³, 6300m³ et 2577m³ d’eau apportés respectivement en 2014, 2015 et 2016, a eu lieu en période estivale lorsque les besoins en eau de l’arbre sont les plus importants et en début d’automne, au moment où la croissance des arbres en diamètre et en biomasse est la plus forte (Irstea et al., 2018).

L’objectif était d’évaluer l’efficacité du LSPR recevant les matières de vidange, le dispositif d’irrigation, la croissances des arbres et l’impact du projet su le milieu récepteur (nappe et rivière). Chaque partenaire apporté son expertise spécifique.

Pour mener à bien cette étude, le dispositif expérimental, une plantation d’une densité de 1250 plants/ha, a été divisée en 8 secteurs de 1000m² pour les peupliers (125 arbres) et de 600m² pour les eucalyptus (75 arbres), soit deux répétitions par modalité et par essence.

Le tableau 2 donne plus de détails quant aux différents objectifs, à la méthode mise en œuvre et aux différents résultats de suivi qualité.

Tableau 1: Différentes modalités d’irrigation testées durant le projet expérimental (Irstea et al., 2018).

Tableau 2 : Objectifs, mise œuvre et principaux résultats de suivi du projet expérimental mené sur la valorisation des filtrats issus du traitement des matières de vidange à Nègrepelisse ; DCO=Demande Chimique en Oxygène, DBO=Demande Biochimique en Oxygène, NTK=azote total kjeldahl, PT=Phosphore total, Na=Sodium, K=Potassium et CL=Chlorure (Irstea et al., 2018).

Après 3 campagnes d’irrigation (2014, 2015 et 2016), le suivi environnemental n’a pas permis de mettre en évidence un impact de l’irrigation sur la qualité des eaux souterraines et des eaux superficielles, au regard des autres pressions qui s’exercent sur le milieu (pollutions diffuses agricoles, prélèvements quantitatifs sur les cours d’eau, rejet de la station d’épuration). Les résultats semblent donc indiquer un impact très faible de l’irrigation sur le milieu récepteur et montrent l’intérêt de ce type de filière pour la valorisation des effluents issus des unités de traitement des matières de vidange. En effet, lorsque ces filtrats riches en nutriments (phosphore et azote) sont utilisés pour irriguer ce type de plantations sylvicoles, ils permettent d’accélérer la croissance des arbres et optimisent donc l’intérêt économique de la filière bois énergie (figures 5 et 6). Dans le cas de cette étude, la production de bois a été multipliée par trois pour les eucalyptus et par deux pour les peupliers.

De plus, la plantation a permis d’intercepter une bonne partie des éléments traces et minéraux apportés par l’eau d’irrigation. En effet, la modalité d’irrigation la plus importante a permis de stocker en moyenne pratiquement 3 fois plus d’éléments minéraux que le témoin. Cela représente en moyenne la moitié des flux d’éléments apportés par l’irrigation (figure 7). De même pour les éléments traces métalliques (ETM) analysés, le stockage dans la modalité irriguée est deux fois plus important que dans la modalité témoin sauf pour le Nickel (Ni) ou on ne retrouve aucun effet de l’irrigation (Irstea et al., 2018) (tableau 3).

À noter toutefois, que certains paramètres n’ont pas été mesurés. En effet, il manque quelques données sur le devenir des résiduels de micropolluants organiques comme les médicaments, et sur l’inactivation des micro-organismes comme les virus.

Figure 6 : Résultats de l’évolution de la biomasse des eucalyptus en tonnes sèche par hectare, pour 2013 avant le début d l’irrigation et les 3 années d’expérimentation, 2014 à 2016 (Irstea et al., 2018).

Tableau 3 : Stockage des éléments traces métalliques dans les arbres (Irstea et al., 2018).

Figure 5: Résultats de l’évolution de la biomasse des peupliers en tonnes sèche par hectare, pour 2013 avant le début de l’irrigation et les 3 années d’expérimentation, 2014 à 2016 (Irstea et al., 2018).

Figure 7 : Stockage des éléments minéraux dans les arbres (irstea et al., 2018).