Tout sur le projet d'extension "ARA Basel" (STEP de Bâle) pour l’amélioration du traitement des eaux usées

Les stations d'épuration des eaux usées, la clé du succès pour d’eau potable propre

Le traitement de l'eau potable et des eaux usées industrielles joue un rôle décisif dans la durabilité de l'utilisation de cette précieuse ressource qu'est l'eau. Pour que nous disposions chaque jour d'eau potable fraîche dans nos foyers, les stations d'épuration des eaux usées (STEP) jouent un rôle décisif. Grâce à l'épuration communale des eaux usées, la qualité des eaux en Suisse s'est améliorée de manière significative au cours des dernières décennies. Les défis actuels de l'épuration communale des eaux usées consistent à établir une durabilité de l'épuration des eaux usées et à optimiser en permanence le système d'épuration des eaux usées. Le degré d'extension technique des stations d'épuration des eaux usées s'est continuellement amélioré depuis les années 1980 et est aujourd'hui à un bon standing. Avec environ 800 stations d'épuration et quelque 40 000 à 50 000 km de canalisations publiques, l'infrastructure d'épuration des eaux usées en Suisse est pratiquement établie. Le coût total de la construction de cette infrastructure est de l'ordre de 40 à 50 milliards de CHF. 

Le développement continu des processus d'épuration dans les STEP est essentiel pour continuer à optimiser la qualité de l'eau. En ce qui concerne les micropolluants, le traitement des eaux usées doit être amélioré au niveau régional. En prenant l'exemple de ProRheno SA, nous montrons dans ce blog quelles étapes d'optimisation ont été mises en œuvre à Bâle pour continuer à optimiser la qualité de l'eau et comment l'acier inoxydable joue un rôle décisif dans le traitement durable de l'eau.

ProRheno SA - Au service de la protection de l'environnement

ProRheno SA épure depuis 1982 les eaux usées des ménages, des entreprises commerciales et de l'industrie de la région de Bâle. Elle se compose de la STEP de Bâle (traitement des eaux usées communales), de la STEP de chimie de Bâle (traitement des eaux usées chimiques) ainsi que du traitement des boues (incinération des boues d'épuration produites).

D'ici fin 2024, ProRheno SA agrandit la STEP communale de Bâle. Grâce à cet investissement, il sera possible à l'avenir d'éliminer en grande partie l'azote et les composés traces organiques des eaux usées. Comme de plus en plus de substances trouvent leur chemin dans les eaux usées, celles-ci contiennent de plus en plus de micropolluants qui ne peuvent pas être totalement éliminés malgré le traitement des eaux usées. Avec la nouvelle ordonnance fédérale sur la protection des eaux , la Confédération fixe de nouvelles valeurs limites pour les composés traces organiques. Ces substances doivent être éliminées autant que possible des eaux usées. C'est dans ce contexte que ProRheno SA a décidé dès 2008 de moderniser sa station d'épuration communale ARA Basel. La mise en service de l'extension est prévue pour 2024.

En tant que l'une des plus grandes STEP de Suisse (270 000 habitants raccordés et une capacité de 520 000 équivalents-habitants), la STEP de Bâle utilise déjà les procédés d'épuration de la dégradation du carbone et de l'élimination du phosphore. Afin de respecter les directives de la Confédération et de garantir les nouvelles valeurs limites, la STEP de Bâle est tenue d'éliminer les micropolluants à l'avenir. Les micropolluants ne sont pas ou peu dégradés dans une station d'épuration conventionnelle. Certaines stations d'épuration doivent donc être équipées d'une étape supplémentaire d'élimination des micropolluants (p. ex. traitement à l'ozone) d'ici 2040 au plus tard.

Qu'est-ce qui rend la gestion des eaux usées si stimulante :

Environ 74 % de la consommation d'eau en Suisse est imputable à l'industrie et à l'artisanat. Afin de garantir une utilisation à la fois durable et économique de la ressource en eau, le traitement des eaux de processus, de refroidissement et des eaux usées industrielles revêt une grande importance.

Le secteur des eaux usées est confronté à de nombreux défis en matière de purification de l'eau :

Récupération du phosphore des boues d'épuration

De grandes quantités de phosphore sont liées dans les boues d'épuration, c'est-à-dire des nutriments pour les cultures qui ne sont pas utilisés aujourd'hui. La nouvelle Ordonnance sur la prévention et l'élimination des déchets (OLED) exige désormais que le phosphore soit récupéré dans les eaux usées au plus tard le 1er janvier 2026.

Nanoparticules

Les nanoparticules sont 1000 fois plus petites que les microparticules. On les trouve dans les emballages alimentaires, les produits médicaux, les appareils ménagers et de bureau, les vernis et les peintures murales, les textiles et les cosmétiques. On ne sait encore que peu de choses sur le comportement et la toxicité des nanoparticules dans l'environnement et en particulier dans les eaux.

Microplastiques

Entre-temps, on trouve de tels petits morceaux de plastique dans toutes les eaux. La détection des microplastiques via les STEP ne représente qu'une petite partie des microplastiques trouvés. Les STEP actuelles éliminent plus de 90 % des microplastiques apportés. Des mesures supplémentaires à la source sont nécessaires.

Grâce à l'extension d'une étape de traitement supplémentaire, les azotes et les composés traces organiques seront en grande partie éliminés des eaux usées à partir de 2024 à la STEP de Bâle. En conséquence, les résidus suivants pourront être éliminés :

• résidus de médicaments

• produits phytosanitaires 

• produits de soins corporels 

• produits de nettoyage 

• perturbateurs endocriniens

En raison de la composition spécifique des eaux usées, le procédé choisi repose sur une combinaison de dosage d'ozone et de charbon actif en poudre (CAP). Pour le traitement de l'eau, de plus en plus d'usines de production d'eau misent sur les traitements à l'ozone, qui sont placés en amont ou en aval d'autres étapes de purification pour l'oxydation écologique des métaux, des substances organiques et pour la stérilisation. L'ozone est un oxydant puissant qui attaque sélectivement les doubles liaisons et certains groupes fonctionnels des molécules. Comme de très nombreux micropolluants contiennent de telles liaisons ou groupes fonctionnels, ils sont oxydés par l'ozone. Parallèlement, les micropolluants contenus dans les eaux usées sont absorbés au moyen de charbon actif en poudre et ainsi retirés des eaux usées.

Grâce à diverses étapes de nettoyage, la qualité de l'eau est optimisée en permanence. Pour ce faire, l'acier inoxydable est un élément important lors de la construction de telles installations, afin de pouvoir les exploiter à long terme et sans corrosion.

L'acier inoxydable est un élément clé dans la production, le traitement et la purification de l'eau :

Dans le traitement de l'eau, il est essentiel d'utiliser des matériaux robustes et durables. C'est là que l'acier inoxydable entre en jeu. L'acier inoxydable est utilisé dans le domaine de la production, du traitement et de la distribution d'eau potable, par exemple pour les tuyauteries, les revêtements des réservoirs d'eau potable, mais aussi dans une multitude d'équipements périphériques tels que balustrades, mains courantes, etc. 

L'acier inoxydable offre une résistance robuste aux exigences extrêmes des étapes de traitement mécaniques et chimiques/physiques. L'ozone est un oxydant alternatif de plus en plus utilisé, soit seul, soit en combinaison avec le chlore pour le traitement de l'eau. L'acier inoxydable est indispensable, tant pour la construction de générateurs d'ozone que pour les installations dans les stations d'épuration. Ces composants doivent résister aux sels agressifs, aux composés phosphorés et à d'autres défis. De même, les tuyaux de refoulement sont fabriqués en acier inoxydable pour assurer une filtration membranaire nécessaire dans le traitement de l'eau potable. Ainsi, les aciers inoxydables austénitiques sont adaptés aux exigences d'une usine de production d'eau, notamment en raison de leur excellente aptitude à être transformés en de multiples formes géométriques, tout en offrant une résistance élevée aux contraintes d'érosion dues aux vitesses d'écoulement élevées. 

Comme nous l'avons vu, le captage, le traitement et l'épuration de l'eau sont aujourd'hui de plus en plus souvent considérés dans le cadre d'une gestion intégrée de l'eau. Les techniques, les composants et les qualités sont ainsi regroupés pour former des solutions globales. L'acier inoxydable joue un rôle important dans ce domaine. Par exemple, les conduites en acier inoxydable pour le transport de l'eau sont un moyen de transport optimal. Selon l'association "Edelstahl Rostfrei", cette qualité inerte, dure et non poreuse ne libère pas d'ions métalliques, est neutre au niveau du goût et résiste à l'érosion à des vitesses d'écoulement élevées. Grâce à sa grande résistance à la corrosion et à sa surface non poreuse, les germes n'ont pratiquement aucune prise et une hygiène optimale est garantie. L'acier inoxydable est en outre un matériau extrêmement durable, qui ne nécessite pratiquement aucun entretien et qui est recyclable à 100 %.

Quelles qualités d'acier inoxydable faut-il utiliser dans les stations d'épuration ?

L'acier inoxydable est utilisé depuis longtemps dans les stations d'épuration en raison de sa bonne résistance à la corrosion. L'utilisation d'acier inoxydable ne provoque pas de corrosion superficielle et ne nécessite donc pas de surépaisseur de corrosion comme pour les aciers non alliés. Grâce à l'utilisation d'acier inoxydable, les stations d'épuration nécessitent très peu d'entretien pendant leur durée de vie opérationnelle. Aucun additif chimique n'est donc nécessaire pour maintenir la résistance à la corrosion. La corrosion dans les fissures se produit de préférence dans les fentes et les cavités liées à la construction. Lorsqu'un liquide remplit un espace étroit entre deux parois de matériau, la solution est généralement retenue, ce qui signifie que la boue et les impuretés s'y déposent. La corrosion dans les fissures est très rare pour les nuances d'acier inoxydable alliées au molybdène comme le 1.4404, lorsque la teneur en chlorure est inférieure à 600 milligrammes par litre. En revanche, les austénites CrNi sans molybdène comme le 1.4301 présentent déjà un risque de corrosion fissurante bien en dessous de 200 milligrammes par litre de chlorure. C'est pourquoi la recommandation dans le domaine des stations d'épuration des eaux usées est d’utiliser l’inox 1.4404 ou plus. Dans le domaine du traitement des eaux usées, l'acier inoxydable est utilisé dans un grand nombre d'équipements mécaniques tels que les grilles et les tamis, les presses de lavage, les tamiseurs de sable, les dessableurs, les racleurs et les rotors, les équipements de déshydratation des boues, les conduites et la robinetterie, ainsi que sous forme de vannes, de clapets anti-retour, d'éléments de fixation, de dispositifs d'aération, mais aussi de réservoirs de mélange et de compensation de grand volume, de bassins d'aération et de décantation secondaire et d'autres appareils et dispositifs techniques d'installation tels que des dispositifs anti-retour de flamme, des séparateurs de condensat, des hottes à gaz et des fosses septiques. 

Dans le cas du chlorure ferrique, souvent ajouté comme précipitant dans les stations de traitement des eaux usées, des signes de corrosion par piqûres et par fissures ont été observés à une teneur de 250 à 300 milligrammes par litre sur les aciers inoxydables CrNi(Mo). Les aciers inoxydables des groupes CrNi et CrNiMo résistent au sulfate de fer (II), également souvent ajouté. D'autres influences particulières qui peuvent survenir dans les installations alimentées en eaux usées sont les charges supplémentaires dues au sulfure d'hydrogène gazeux et aux vapeurs humides de chlore. Les aciers inoxydables qui ont été montés dans des installations et qui sont exposés à des milieux agressifs (par ex. gaz de sulfure d'hydrogène humide) doivent être protégés en plus contre la corrosion grâce à un lavage et un nettoyage réguliers ou à une ventilation. Cela doit permettre d'empêcher les attaques de surface ou les piqûres de corrosion. Grâce à une utilisation et un entretien adéquats, l'acier inoxydable peut être utilisé à long terme, même dans des environnements agressifs. Pour utiliser la bonne qualité, il est impératif de se faire conseiller par un spécialiste.

Une grande expertise et une capacité de livraison élevée comme critères de réussite pour le grand projet ProRheno

La mise en œuvre de grands projets tels que l'extension de la STEP de Bâle nécessite des connaissances d'experts et la mise à disposition en temps voulu de grandes quantités de produits en acier inoxydable. Hugo Leutenegger AG a été chargé de la construction de tubes et d'installations pour le projet de la STEP et a trouvé à ses côtés un partenaire, HANS KOHLER SA, qui assure un approvisionnement optimal en produits en acier inoxydable grâce à des délais de livraison courts. La collaboration de ces partenaires a permis de construire avec succès les installations complexes de la STEP de Bâle.

Conclusion

ProRheno AG apporte une contribution importante à la durabilité du traitement de l'eau dans la région de Bâle. Grâce à des procédés innovants et à l'utilisation d'acier inoxydable dans le traitement des eaux usées, l'entreprise contribue à garantir la qualité de l'eau et à protéger l'environnement. L'acier inoxydable répond aux exigences élevées des stations d'épuration et offre une résistance robuste ainsi qu'une hygiène optimale. Grâce à la collaboration avec des partenaires expérimentés tels que Hugo Leutenegger AG et HANS KOHLER SA, le projet de STEP a pu être mis en œuvre avec succès. ProRheno AG et ses partenaires donnent ainsi le ton pour un avenir durable dans la gestion de l'eau.

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