Brevet FR2785425A1 — publié le 20000505

La présente invention concerne un procédé de gestion des boues produites par des stations d'épuration d'eaux usées en vue de réaliser un plan d'épandage de ces boues sur des terrains disponibles pour l'épandage dans une zone déterminée, telle que notamment la zone de production desdites boues. On sait que la loi impose aux communes de traiter leurs eaux usées avant rejet dans le milieu naturel (maritime ou cours d'eau). Ces traitements permettent d'obtenir une amélioration de la qualité des eaux de ces milieux naturels, notamment des rivières mais ils entraînent la production de boues qui doivent tre soit valorisées, soit éliminées. A l'origine, quatre voies d'élimination étaient possibles : l'incinération, la mise en décharge, le rejet en mer et la valorisation. Le rejet en mer est aujourd'hui prohibé en France et dans divers pays. La mise en décharge sera impossible en 2002.11 reste donc deux solutions envisageables : l'incinération et la valorisation agricole. On connaît les problèmes liés à l'incinération, en particulier ceux résultant des rejets atmosphériques et des conséquences de ces rejets sur la qualité de I'air et sur la qualité des produits agricoles. La technique de la valorisation agricole pose également de nombreux problèmes résultant en particulier de la sensibilité de l'opinion publique aux pratiques agricoles. Ainsi, et sous l'influence des propriétaires terriens et des coopératives agricoles, on enregistre diverses réticences des agriculteurs à épandre, sur leurs exploitations, des boues provenant de stations d'épuration. Afin de pérenniser une pratique jugée très intéressante, du fait du caractère fertilisant des boues (teneur en azote, en phosphore, etc...), et compte tenu du fait que l'épandage permet de recycler les boues et que cette technique constitue la manière la moins coûteuse d'éliminer les boues, les autorités ont mis en place une réglementation contraignante. Cette réglementation prend en compte différents aspects de l'épandage afin de protéger l'environnement. Elle fixe des normes sur la qualité et le type des boues épandues ainsi que d'autres normes définissant de manière précise le type de terrains aptes à recevoir ces boues, cette détermination tenant compte des contraintes de l'environnement afin de limiter les nuisances sur le milieu environnant. C'est ainsi que l'épandage doit respecter des distances par rapport aux habitations et aux lieux publics afin de limiter les nuisances olfactives, des distances par rapport aux cours d'eau afin de limiter le retour aux rivières d'éléments polluants et enfin, il doit tenir compte notamment des pratiques agricoles, de la qualité du sol et de la valeur agronomique des boues. Cette réglementation de l'épandage permet une amélioration de la qualité de cette pratique et donc des impacts sur le milieu. Par ailleurs, cette réglementation a également des incidences sur la qualité des boues produites. En effet, étant donné que les eaux et les boues doivent présenter une meilleure qualité, les traitements doivent tre améliorés, ce qui se traduit par une augmentation du volume des boues. On conçoit que la réglementation a également des incidences sur les terres disponibles en vue de t'épandage des boues dont la surface est en régression, compte-tenu des paramètres mentionnés ci-dessus. Les exploitants sont donc confrontés à une double contrainte contradictoire : une augmentation du volume des boues et une diminution des débouchés. Partant de cet état de fait, la présente invention s'est fixée pour objectif, d'apporter un procédé de gestion des terrains disponibles en vue de l'épandage des boues. Ce procédé est conçu de façon à permettre de réaliser un plan d'épandage. Un tel plan d'épandage doit tenir compte des exigences du milieu naturel et humain et doit se traduire par l'élaboration d'une carte d'aptitude des sols à l'épandage qui tient compte des contraintes réglementaires mentionnées ci-dessus. En conséquence la présente invention concerne un procédé de gestion des terrains disponibles dans une zone déterminée pour l'épandage des boues provenant de stations d'épuration caractérisé en ce qu'il consiste à : -réaliser une cartographie des terres disponibles en vue de l'épandage de boues, à partir : -de données cartographiques concernant la zone d'épandage ; -d'images satellites de l'occupation des sols dans ladite zone : répartition des zones d'habitation, nature des terrains, prairies, cultures, vignobles... et, -d'une numérisation des courbes de niveau de la carte topographique de ladite zone afin d'obtenir une représentation de la répartition des pentes de terrains, -transformer ces données en images binaires ; -superposer les images binaires ainsi obtenues, en mettant en oeuvre un logiciel conçu de façon à permettre d'obtenir des images interprétables en binaire constituant une représentation géographique des zones potentiellement disponibles en vue de l'épandage des boues ; déduire de ladite représentation, la surface des zones potentiellement disponibles en vue de l'épandage des boues ; -mettre en relation ladite surface avec la quantité de boues qu'elle peut recevoir afin de déterminer la quantité maximale de boues épandables dans la zone considérée, déterminer la surface nécessaire à l'épandage de la totalité des boues produites, à partir de la quantité de boues produites dans ladite zone et de la quantité de boues épandables et, déterminer un rapport R entre la surface nécessaire pour épandre toutes les boues produites dans ladite zone et la surface potentiellement disponible en vue de l'épandage dans ladite zone, ce rapport permettant de définir une politique d'élimination des boues dans la zone considérée. Ainsi qu'on le comprend, le procédé selon l'invention permet de définir un rapport R entre le besoin en surfaces d'épandage d'une zone déterminée et la disponibilité de terrains pour t'épandage, ce rapport selon sa valeur permettant, par exemple, d'orienter le choix des sites d'implantation des stations d'épuration, des stockages de boues et des filières de déshydratation des boues. Selon l'invention, ce rapport R peut tre obtenu à partir d'un logiciel connu sous la dénomination de logiciel SIG (Système d'Information Géographique) dont le rôle est d'extraire, de compiler et d'analyser des données géographiques, afin d'établir une cartographie des terrains potentiellement disponibles en vue de t'épandage des boues. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, ces données sont fournies par exemple, par : -un fichier de l'institut Géographique National qui permet une cartographie précise des communes, notamment de leur réseau hydrographique : -une image satellite pour la région considérée, permettant, après analyse d'images d'obtenir une cartographie de l'occupation des sols : répartition des zones d'habitation, prairies, cultures, vignobles... -une numérisation de la carte hydrographique de la région considérée afin de connaître les distances de chaque point au cours d'eau, point d'eau, plan d'eau le plus proche et, -un modèle numérique de terrain (numérisation des courbes de niveaux d'un document géographique) permettant d'obtenir une représentation de la répartition des pentes de terrains. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, il est également possible d'utiliser des données concernant la typologie des sols, afin de les différencier en fonction notamment de leur perméabilité. Selon l'invention, toutes ces données sont transformées en images binaires puis elles sont superposées de manière que le logiciel permette d'obtenir des images interprétables en binaire constituant une représentation géographique des terrains sur lesquels peuvent tre répandues les boues, informations d'où est déduit la surface (nombre d'hectares) des zones des terrains considérés, aptes à l'épandage et le rapport R mentionné ci-dessus. Ainsi qu'on le comprend, la présente invention permet de réaliser une cartographie des terrains disponibles en vue de l'épandage des boues à partir d'informations obtenues de façon traditionnelle, (notamment cartes IGN et plans cadastraux) et de données obtenues par satellites, l'analyse de ces données permettant de connaître l'occupation du sol à un moment donné et d'estimer, en fonction d'un certain nombre de critères, les capacités du milieu à recevoir les boues. Les données sont mises en relation par un système de référence et elles sont ensuite traitées afin de produire des images. On réalise ainsi des images relatives à la distance aux cours d'eau ou aux points d'eau, aux habitations, ainsi que des cartographies de l'occupation du sol et des pentes. Lors de cette étape, il s'agit de mettre en évidence des zones correspondant au croisement de plusieurs critères afin d'établir le type d'épandage réalisable. Pour ce faire, on réalise une superposition de masques correspondant chacun à une information donnée (par exemple zone de prairie, zone dont la pente est supérieure à 7%, distance d'un point d'eau, d'une habitation, etc...) ; la superposition peut s'effectuer aisément étant donné que les images ou masques sont binaires. Pour chaque information, deux réponses sont possibles : si la réponse est oui, le pixel correspond à l'information souhaitée, la valeur qui lui est attribuée est 1, si la réponse est non, cette valeur est 0. Pour effectuer ce travail, quatre types d'images binaires sont donc nécessaires : -une image binaire des pentes supérieures ou inférieures à une valeur déterminée (7% dans l'exemple indiqué ci-dessus) ; -une image binaire de la nature du sol (par exemple prairie, cultures, verger) ; -une image binaire des zones situées à des distances préalablement déterminées (par exemple 5,35,100,200 mètres) du réseau hydrographique et, -une image binaire des zones situées à une distance supérieure à une distance déterminée (par exemple à plus de 100 mètres) d'une habitation ou d'une zone d'habitation. La superposition des images de ces réseaux de données permet d'obtenir des informations sur le caractère de disponibilités à t'épandage ou non d'une zone ainsi que la surface en hectare par type de zone. On connaît ainsi, pour une zone considérée, les terrains disponibles en vue de t'épandage des boues, c'est-à-dire la surface de la zone susceptible de recevoir des boues. On met alors ce chiffre en relation avec la quantité de boues que peuvent recevoir les zones correspondantes. Cette quantité de boues épandabtes dépend de la nature de l'occupation du sol (prairies, cultures, etc...) et de la siccité de la boue. En mettant toutes ces données en relation avec les surfaces potentiellement disponibles en vue de t'épandage des boues, on peut, selon l'invention, connaître la quantité maximale de boues pouvant tre épandue dans la zone considérée. Par conséquent, si l'on connaît la quantité de boues produites pour la zone considérée, on peut, connaissant également la surface potentiellement disponible en vue de l'épandage de ladite zone et la quantité de boues pouvant tre épandue dans cette dernière, déterminer la surface nécessaire pour épandre la totalité des boues produites, c'est-à-dire, le besoin en surfaces d'épandage. On peut ainsi, selon l'invention, définir un rapport R entre le besoin en surface d'epandage et la surface de terrain disponible, c'est-à-dire le rapport entre le nombre d'hectares nécessaires pour épandre toutes les boues produites, (par exemple dans une commune ou sur une station d'épuration), et le nombre d'hectares potentiellement disponibles en vue de l'épandage desdites boues ; ce rapport permet de définir une politique d'élimination des boues de stations d'épuration. Ce rapport R permet de façon simple de connaître le véritable potentiel d'une commune à pratiquer la valorisation agricole des boues. Ainsi, par exemple : -si R est faible, par exemple inférieur à 20%, I'épandage de la totalité des boues produites par la commune considérée, est possible sans modification de la chaîne de traitement des boues ; -si R est moyen par exemple compris entre 20% et 50%, t'épandage sera possible mais à condition de procéder à des modifications des boues, notamment à leur épaississeent, ou à une déshydratation, par séchage additionnel, ce qui permet éventuellement d'effectuer un épandage sur des surfaces plus importantes, donc de faire baisser le rapport R et, -si R est supérieur à 50%, la valorisation agricole des boues sur le territoire considéré n'est pas envisageable directement, il s'agit par exemple de communes urbaines dont la production de boues est importante et dont les terres épandables sont faibles. Dans ce cas, il faut envisager, soit de modifier le type de boues, en choisissant par exemple la filière de compostage des boues, soit d'opter pour un autre type de valorisation, par exemple l'incinération, soit enfin, d'envisager un épandage sur d'autres territoires. Le procédé selon l'invention peut tre mis en oeuvre de manière à assurer une fonction de conduite et de gestion des installations de traitement des boues à court-moyen terme. En effet, il est possible : -de choisir le taux de déshydratation des boues à atteindre en fonction de la surface et de la nature de terrains disponibles pour t'épandage et donc de décider du choix de la filière de déshydratation des boues devant tre utilisée, ce qui permet d'obtenir d'importantes économies d'exploitation et, -de changer les paramètres ou les bases de données utilisées pour obtenir le coefficient R, en fonction de la saison, des évolutions de cultures, etc... Le procédé selon l'invention peut tre mis en oeuvre par exemple à t'échelon département ; ce qui permet, de façon très efficace, d'assurer la gestion des boues produites par les installations d'épuration d'eaux du département, en réalisant un plan d'épandage. II demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits etlou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en engloge toutes les variantes. REVENDICATIONS 1-Procédé de gestion automatique des terrains disponibles dans une zone déterminée pour l'épandage des boues provenant de stations d'épuration caractérisé en ce qu'il consiste à : -réaliser une cartographie des terres disponibles en vue de t'épandage de boues, à partir : -de données cartographiques concernant la zone d'épandage ; -d'images satellites de l'occupation des sols dans ladite zone : répartition des zones d'habitation, nature des terrains, prairies, cultures, vignobles... et, -d'une numérisation des courbes de niveau de la carte topographique de ladite zone afin d'obtenir une représentation de la répartition des pentes de terrains, -transformer ces données en images binaires ; -superposer les images binaires ainsi obtenues, en mettant en oeuvre un logiciel conçu de façon à permettre d'obtenir des images interprétables en binaire constituant une représentation géographique des zones potentiellement disponibles en vue de t'épandage des boues ; -déduire de ladite représentation, la surface des zones potentiellement disponibles en vue de l'épandage des boues ; -mettre en relation ladite surface avec la quantité de boues qu'elle peut recevoir afin de déterminer la quantité maximale de boues épandables dans la zone considérée, -déterminer la surface nécessaire à t'épandage de la totalité des boues produites, à partir de la quantité de boues produites dans ladite zone et de la quantité de boues épandables et, déterminer un rapport R entre la surface nécessaire pour épandre toutes les boues produites dans ladite zone et la surface potentiellement disponible en vue de l'épandage dans ladite zone, ce rapport permettant de définir une politique d'élimination des boues dans la zone considérée. 2-Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, lors de l'établissement de la cartographie des zones d'épandage, on utilise également des données concernant la typologie des sols, afin de les différencier en fonction notamment de leur perméabilité. 3-Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lors de l'étape de superposition des images binaires, on superpose les images suivantes : -une image binaire des pentes supérieures ou inférieures à une valeur déterminée ; -une image binaire de la nature du sol notamment zones d'habitation et nature des cultures, -une image binaire des zones situées à des distances déterminées du réseau hydrographique de la zone considérée, et, -une image binaire des zones situées à une distance supérieure à une distance déterminée, d'une habitation ou d'une zone d'habitation. 4-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport R est utilisé pour définir le choix des techniques de traitement ou de gestion des boues : si R est inférieur à 20%, t'épandage de la totalité des boues produites dans la zone considérée est possible ; si R est compris entre 20 et 50%, t'épandage est possible à condition de procéder préalablement à un épaississement ou à une déshydratation des boues et si R est supérieur à 50%, t'épandage n'est plus possible.