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Questions relatives au taux d’épuration
Les coûts d’une analyse des 12 substances indicatrices d’un échantillon d’eau usée (selon l’Ordonnance du DETEC) sont actuellement compris entre CHF 350.- et CHF 500.- (situation en 2017). La précision de l’analyse des éléments traces est comparable à d’autres mesures, telles que la mesure du COD ou de la DCO, et se situe dans une fourchette de 10-20% par rapport aux concentrations de substances en présence mesurées. Dans la mesure où la différence entre les concentrations de substances à l’entrée et à la sortie est déterminante lors du calcul du taux d’épuration (1) et que les performances d’élimination des différentes substances sont déterminées (2), la précision du taux d’épuration calculé est de 1-3%.
Le taux d’épuration des étapes de traitement des micropolluants est évalué à l’aide de 12 substances, fixées dans l’Ordonnance du DETEC concernant la vérification du taux d’épuration atteint avec les mesures prises pour éliminer les composés traces organiques dans les stations d’épuration des eaux usées. Cette ordonnance est en vigueur depuis décembre 2016. Les 12 substances sont réparties en deux catégories: « substances pouvant être éliminées très facilement » (catégorie 1) et « substances pouvant être éliminées facilement » (catégorie 2).
Groupe 1:
- Amisulpride (Principe actif médicamenteux)
- Carbamazépine (Principe actif médicamenteux)
- Citalopram (Principe actif médicamenteux)
- Clarithromycine (Principe actif médicamenteux)
- Diclofénac (Principe actif médicamenteux)
- Hydrochlorothiazide (Principe actif médicamenteux)
- Métoprolol (Principe actif médicamenteux)
- Venlaflaxine (Principe actif médicamenteux)
- Benzotriazole (Agent anticorrosif)
- Candésartan (Principe actif médicamenteux)
- Irbésartan (Principe actif médicamenteux)
- 4-Methylbenzotriazole et 5-Methylbenzotriazole comme mélange (Agent anticorrosif)
Les 12 substances doivent être mesurées. Etant donné que les concentrations de ces substances sont susceptibles de varier fortement, des échantillons composites sur 48h doivent être analysés (OEaux, annexe 3.1 chiffre 41 paragraphe 1), à savoir dans l’affluent de la STEP (eaux usées brutes ou en sortie du décanteur primaire) et dans l’effluent de la STEP.
Au minimum six des 12 substances doivent entre dans le calcul du taux d’épuration, en respectant un rapport de 2:1 des substances de la catégorie 1 par rapport aux substances de la catégorie 2.
Si moins de six substances sont disponibles pour le calcul du taux d’épuration, une substances de substitution doit être déterminée en collaboration avec le canton et l’OFEV.
Le taux d’épuration requis est atteint si la moyenne des éliminations individuelles de toutes les substances entrant dans le calcul du taux d’épuration est d’au moins 80%. Le taux d’épuration est à respecter pour chaque échantillonnage et non pas comme moyenne annuelle. Selon la taille de l’installation, minimum 8 à 24 échantillons (durant la première année), respectivement 4 à 12 (si les exigences ont été respectées l’année précédente) doivent être analysés. Cependant, chaque année, on admet un certain nombre d’échantillons pour lesquels le taux d’élimination de 80% n’est pas atteint en fonction de la taille de la STEP, de manière similaire au tableau des dépassements admissibles de l’annexe 3.1, ch. 42, OEaux.
Le taux d’épuration est surveillé par les services cantonaux. La mesure des substances visant à contrôler le taux d’épuration est généralement réalisée par des laboratoires environnementaux privés ou cantonaux à la demande de la station d’épuration.
Si le taux d’épuration de 80% n’est pas respecté, le canton est tenu de prendre des mesures (comme dans le cas où d’autres valeurs de rejet ne sont pas respectées).
Un échantillonnage fréquent avec analyse en laboratoire est trop onéreux et fastidieux pour la surveillance continue de l’installation par l’exploitant. D’autres paramètres pouvant être utilisés de façon continue sont à disposition des exploitants de STEP (cf. Concept de surveillance de l’efficacité d’épuration). Outre l’enregistrement de la consommation d’agents d’épuration (O2, O3, CAP) et du COD, la mesure (en ligne) du CSA (coefficient spectral d’absorption) à 254 nm est également adaptée. Les appareils de mesure sont disponibles dans le commerce et sont adaptés en permanence à l’utilisation dans les eaux usées pour surveiller l’élimination des composés traces. La diminution du CSA corrèle avec l’élimination de différents composés traces aussi bien dans le cas de l’ozonation que des procédés au charbon actif. Pour la surveillance du taux d’épuration, il est recommandé de recourir à une mesure du signal d’absorbance UV avec une longueur d’onde de 254 nm à l’entrée et à la sortie de l’étape d’élimination des composés traces, en complément à une mesure périodique des composés traces. Alternativement aux mesures en ligne, des mesures UV périodiques d’échantillons mixtes en laboratoire donnent des informations sur l’élimination des composés traces.
Grâce à des optimisations constantes de la mesure du CSA, la STEP de Neugut a développé une stratégie de réglage innovante de l’ozonation lui permettant de minimiser significativement les besoins en ozone (Schachtler et Hubaux, article A&G, n° 5 2016).
Globalement, par une combinaison de l’analyse des éléments traces et de signaux en ligne n’exigeant pas de moyens disproportionnés il est possible de s’assurer que les installations répondent aux exigences légales en matière de taux d’épuration.
Les 12 substances ont été sélectionnées en veillant à ce que toutes les substances soient éliminées de manière similaire au cours des procédés usuels d’élimination des composés traces organiques (c’est-à-dire ozonation ou procédé au charbon actif). Ainsi, lors du choix du procédé, aucun procédé n’est privilégié en raison de la détermination des 12 substances à mesurer.
En cas de besoin, des modifications peuvent être apportées à l’ordonnance départementale du DETEC (p. ex. si les substances ne sont plus disponibles dans des concentrations suffisantes à l’entrée pour calculer le taux d’épuration). Les substances ont été sélectionnées en fonction de leur aptitude à contrôler le rendement d’épuration (c’est-à-dire que les substances sélectionnées (i) ne sont pas biodégradables, (ii) sont mesurables avec des méthodes d’analyse courantes, (iii) sont mesurées en permanence dans des concentrations suffisantes à l’entrée de la STEP, etc.). Il convient également de garder à l’esprit que les substances sélectionnées peuvent être tout aussi bien éliminées par ozonation que par un procédé au charbon actif. Ainsi, les STEP ayant déjà mis en œuvre des projets MP ne seront pas être affectées.
Dans les petits bassins versants où les temps de séjour dans le réseau de canalisations sont courts, les concentrations et les charges de micropolluants peuvent varier considérablement. En raison de cette dynamique, un échantillonnage proportionnel au volume en entrée de STEP prend rarement en compte les pics de concentration. Si nécessaire, l’échantillon d’entrée de STEP pour la détermination du taux d’épuration peut également être prélevé après la décantation primaire (voir aide à l’exécution « Exploitation et contrôle des stations d’épuration »), où les pics de concentration sont lissés et donc plus faciles à détecter. Les trois quarts des stations d’épuration suisses prélèvent déjà les échantillons d’entrée de STEP après la décantation primaire.
Cette étude s’est basée sur une modélisation (le rapport de l’étude est disponible ici). Les résultats ont montré que les plus grandes erreurs d’échantillonnage se produisent dans les petites STEP (< 8 000 habitants raccordés) avec un échantillonnage en entrée de STEP (eaux brutes). L’erreur peut être considérablement réduite par si l’échantillonnage est effectué après la décantation primaire : Les pics de concentration sont lissés dans la décantation primaire, ce qui permet un échantillonnage plus représentatif. En général, à partir d’une taille de STEP de 10 000 habitants raccordés, l’erreur relative d’échantillonnage après la décantation primaire est inférieure à 1%. L’influence des recirculations sur les concentrations mesurées après la décantation primaire est normalement minime. Il est donc recommandé, dans la mesure du possible, de procéder à l’échantillonnage en sortie de décantation primaire.